基于速度误差的加速度计闭环标定方法A closed-loop calibration method of accelerometer based on velocity error
赵桂玲,李松
摘要(Abstract):
针对长航时、高精度移动测量系统中加速度计组件标定周期长、参数重复性不好等问题,该文提出一种基于速度误差的加速度计组件闭环标定方法。通过推导加速度计标度因数误差和安装误差的标定误差与系统速度误差之间的关系,以惯性导航系统解算的速度误差作为观测量,设计加速度计组件闭环标定路径,不断对标度因数和安装误差进行修正,并根据加速度计器件精度和标定参数分辨率设定闭环标定结束阈值。标定及导航实验结果表明:加速度计组件闭环标定方法可以完成标度因数和安装误差等9个标定参数的计算,惯导系统定位精度提高20%以上。
关键词(KeyWords): 加速度计组件;闭环标定;标度因数;安装误差
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(41404035);; 辽宁省自然科学基金项目(201602364)
作者(Author): 赵桂玲,李松
DOI: 10.16251/j.cnki.1009-2307.2016.12.014
参考文献(References):
- [1]中国测绘学会.2009—2010测绘科学与技术学科发展报告[M].北京:中国科学技术出版社,2012:3-22.
- [2]中国测绘学会.2011—2012测绘科学与技术学科发展报告[M].北京:中国科学技术出版社,2012:110-112.
- [3]KIM M S,YU S B,LEE K S.Development of a highprecision calibration method for inertial measurement unit[J].International Journal of Precision Engineering and Manufacturing,2014,15(3):567-575.
- [4]杨继红,于湘涛,付秀娟,等.基于相关向量机的加速度计参数变化规律研究[J].导航定位与授时,2015,2(4):67-71.
- [5]赵桂玲,郭文婧,李松.三轴一体石英挠性加速度计标定数学建模与误差分析[J].传感器与微系统,2016,35(8):15-19.
- [6]PARK M,GAO Y.Error analysis and stochastic modeling of low-cost MEMS accelerometer[J].Journal of Intelligent and Robotic Systems,2006,46(1):27-41.
- [7]宁菲,李明海,陈小伟,等.线加速度计高次项系数校准不确定度仿真分析[J].计算机仿真,2013,30(10):267-270.
- [8]钱学武,蔡体菁.旋转加速度计重力梯度仪加速度计标度因数实时反馈调整方法[J].中国惯性技术学报,2016,24(2):148-153.
- [9]严恭敏,张强,何昆鹏.捷联惯导系统中加速度计的时延补偿研究[J].宇航学报,2013,34(12):1578-1583.
- [10]牟玉涛,周振威,方海涛.SINS外场系统级标定方法的优化:最佳六位置[J].北京航空航天大学学报,2011,37(7):855-860.
- [11]张金亮,秦永元,吴枫.多惯组冗余系统安装误差的空中标定技术[J].传感技术学报,2013,26(3):367-371.
- [12]SYED Z F,AGGARWAl P,GOODALL C,et al.A new multi-position calibration method for MEMS inertial navigation systems[J].Measurement Science and Technology,2007,18(7):1897-1907.
- [13]WANG Xinlong.Fast alignment and calibration algorithms for inertial navigation system[J].Aerospace Science and Technology,2009,13(4/5):204-209.
- [14]CLTTERS J,SCHIPPER J,VELTINK P H,et al.Procedure for in-use calibration of triaxial accelerometers in medical application[J].Sensors and Actuators,1998,61(1):221-228.
- [15]戴邵武,王克红,庆曾宏.基于混合PSO算法的加速度计快速标定[J].压电与声光,2015,37(2):232-236.
- [16]刘智平,毕开波.惯性导航与组合导航基础[M].北京:国防工业出版社,2012:129-130.