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第28卷第5期2007年9月 宇 航 学 报Journ al of As tronauticsV ol.28September No.52007陀螺标度因数与输入轴失准角解耦测试研究张海鹏1,2,房建成1(1.北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100083;2.海军潜艇学院机电设备研究所,青岛266071) 摘 要:基于小角度近似的传统陀螺仪测试方法,不再适用于ME MS 陀螺仪标度因数和输入轴失准角的测试。
通过研究陀螺标度因数与输入轴失准角之间的耦合关系,提出了解耦测试原理,建立了严格的数学模型,针对该原理设计了解耦测试设备和方法;应用有约束多元非线性最小二乘问题解法实现了解耦解算。
解耦原理计算机仿真和模拟ME MS 陀螺仪的半物理仿真结果均表明,该方法能精确实现测试参数的解耦,解耦精度不受输入轴失准角大小的影响。
本方法优于传统方法,尤其适用于大输入轴失准角的ME MS 陀螺仪。
关键词:微机电陀螺仪;标定;标度因数;输入轴失准角;解耦中图分类号:V448.25 文献标识码:A 文章编号:100021328(2007)0521161206收稿日期62828; 修回日期22基金项目国防基础研究重大项目(D 63);新世纪人才项目(N T 6)0 引言通常惯性器件引起的误差占整个导航误差的70%以上[1-2],对陀螺测试、标定和补偿提出了严格要求。
目前,陀螺仪的测试大都参考IEEE 陀螺测试规范[3-7]和国家军用标准[8-9]。
但是,具有大输入轴失准角的陀螺仪,特别是微小型、低精度的MEMS 惯性器件,具有很多独有特点[1,2],不再适用于以上测试方法。
本文分析了传统测试过程中陀螺仪参数间的耦合关系和特点;提出了一种针对大输入轴失准角的陀螺仪标度因数与输入轴失准角解耦测试方法,建立了解耦测试原理模型,设计了实验装置和方法;解耦原理计算机仿真和半物理仿真结果表明本方法优于传统测试方法,为后续的导航计算和制导控制提供了更好的基础。
一种光学陀螺随机误差在线补偿方法
卢克文;王新龙;王彬;丁小昆;胡晓东
【期刊名称】《北京航空航天大学学报》
【年(卷),期】2024(50)5
【摘要】光学陀螺随机误差在线补偿方法通常先离线建立随机误差模型,再利用Kalman滤波在线补偿随机误差。
受陀螺仪自身性能稳定性以及外界环境的影响,离线建立的随机误差模型应用于在线补偿时会出现偏差;外界环境变化导致量测噪声统计特性具有时变性,不满足Kalman滤波必须已知噪声先验统计的要求,这2个因素均会降低随机误差的在线估计精度。
提出一种基于自适应滤波的随机误差在线补偿方法。
通过引入虚拟噪声,将随机误差模型偏差的影响归结为时变虚拟系统噪声;进而利用渐消记忆时变噪声估值器,对虚拟系统噪声和量测噪声的统计特性进行估计与修正,消除随机误差模型偏差及量测噪声时变的影响。
试验结果表明,所提方法可以实现对随机误差的高精度在线补偿,具有一定工程应用价值。
【总页数】6页(P1614-1619)
【作者】卢克文;王新龙;王彬;丁小昆;胡晓东
【作者单位】北京航空航天大学宇航学院;北京控制与电子技术研究所;中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所
【正文语种】中文
【中图分类】V249.328
【相关文献】
1.船用光学陀螺动态随机误差特性分析方法
2.光学陀螺随机误差特性的混合理论方差方法分析
3.基于改进极限学习机的MEMS陀螺随机误差补偿方法研究
4.陀螺随机误差补偿中一种改进混合降噪法
5.BP神经网络结合粒子群优化卡尔曼滤波的MEMS陀螺随机误差补偿方法
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第32卷 第4期2011年4月仪器仪表学报Ch i nese Journa l o f Sc ientific Instru m entV ol 32N o 4A pr .2011收稿日期:2010 06 R ece i ved D ate :2010 06*基金项目:国家973计划(2009CB724002)、国家自然科学基金(61004129,60825305)、中央高校基本科研业务费专项资金(Y W F 10 02 084)资助项目一种改进的在线测量SINS 陀螺常值漂移的方法*宫晓琳,房建成(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院 北京 100191)摘 要:捷联惯性导航系统(SINS)中随时间变化的陀螺常值漂移是导致SI N S 导航误差的主要因素之一。
在现有全监控方法的基础上,提出一种改进的在线测量SINS 陀螺常值漂移的方法。
利用短时间内监控陀螺常值漂移变化缓慢的特点,改进监控陀螺的旋转方案,在减少监控陀螺旋转次数提高效率的同时保证陀螺常值漂移的测量精度。
详细介绍了其原理并进行了理论推导和误差分析,最后通过陀螺全监控和惯性导航半物理仿真实验验证了其有效性。
仿真结果表明,该方法有效降低了实施的复杂性,同时使监控补偿后的陀螺漂移减小了一个数量级(均方根),惯性导航平面位置精度提高了近5倍。
关键词:陀螺;监控;捷联惯性导航系统;陀螺常值漂移中图分类号:U 666.12 文献标识码:A 国家标准学科分类代码:510.40Improved m ethod for m easuri ng gyro constant drift on li ne i n SINSGong X i a olin ,Fang Jiancheng(School of Ins t ru m entati on Science and Op toelectronics Eng ineering,Bei hang Universit y,B eij i ng 100191,China )Abst ract :Gy r o constant drift t h at changesw ith ti m e is one o f the m ain facto rs of nav igati o n error i n strapdo w n i n ertial nav i g ati o n syste m (SI N S).An i m proved m ethod based on ex isti n g a ll monitor m ethod for m easuri n g gyro con stant drift on li n e is proposed .The characteristic that gyro constan t drift changes slo w ly in short ti m e is used to i m prove the rotati o n sche m e o f the monitor gyro .The ro tation ti m es of t h e m onitor gyro are decreased and t h e m easure m ent precisi o n is ensured at the sa m e ti m e .The princ i p le and error ana l y sis o f th ism et h od are presented i n detai.l A ll m onitor of gyro and inertial nav i g ation se m i physical si m ulati o n w ere carried ou.t S i m ulati o n results sho w t h at th i s m ethod can reduce the co m plex ity o fm on itor effectively ,the error of gyro drift is decreased by one order o fm agn i tude (RM S)and t h e inertial navigation positi o n accuracy is i m proved a l m ost by five ti m es .K ey w ords :gyro ;m onitor ;strapdo wn i n ertia l nav i g ation syste m;gyro constant drift1 引 言捷联惯性导航系统(SI NS)的基本原理是根据牛顿提出的相对惯性空间的力学定律,利用陀螺仪、加速度计测量载体相对惯性空间的线运动和角运动参数,连续、实时地提供位置、速度和姿态信息。
ME MS 陀螺仪随机误差的Allan 分析刘海涛(北京遥测技术研究所 北京 100076) 收修改稿日期:2007-09-15摘 要:为了减少ME MS 陀螺仪的误差并提高其精度,需要对陀螺仪误差进行估算与补偿,因而建立陀螺仪的随机误差模型。
在陀螺仪随机误差模型分析方法中,有功率谱密度分析、时序ARM A 模型及Allan 方差分析。
Allan 方差分析是在时域上对信号频率稳定性进行分析的一种通用方法。
通过分析Allan 方差,可以分辨出存在于ME MS 陀螺中的各种类型噪声。
文中用Allan 方差对ME MS 陀螺仪进行具体分析,得到存在于陀螺仪信号中的各误差源。
实验结果表明,Allan 方差分析是建立陀螺仪随机误差模型的一种很实用的方法。
关键词:ME MS; 陀螺仪; Allan 方差; 误差模型中图分类号:V241.5 文献标识码:A 文章编号:C N11-1780(2007)Z -0158-05前 言Allan 方差分析法最初是由美国国家标准局的David Allan 提出的,60年代在研究作为美国国家频率标准的铯光频率的误差统计特性时,用这种方法确定原子钟频率波动的功率谱。
由于ME MS 陀螺仪的输出随机漂移数据具有极其相近的统计特性,因此,Allan 方差分析法可以应用于ME MS 陀螺仪随机漂移的特性分析及辨识。
这种方法的主要特点是,能够非常容易地对各种误差源及其对整个噪声统计特性的贡献进行细致的表征和辨识。
噪声的Allan 方差与功率谱密度之间存在定量的关系,利用这个关系,就可以在时域上直接从ME MS 陀螺仪的输出数据得到ME MS 陀螺仪中各误差源的类型和幅度。
1 Allan 方差分析原理在利用Allan 方差分析对陀螺数据进行处理中,认为陀螺数据中的随机部分是由特定噪声源所产生的。
那么,每种噪声源的方差就可以由陀螺数据估算得到。
在这里定义了四种最基本的陀螺误差噪声源,即,角随机游走、角速率随机游走、偏值不稳定性和量化噪声。
MEMS陀螺正交误差分析与仿真MEMS陀螺是一种基于微机电系统(MEMS)技术制造的陀螺仪，广泛应用于导航、飞行控制、惯导系统等领域。
然而，由于制造过程和外部环境的影响，MEMS陀螺存在一定的正交误差，对其性能和精度造成了一定的影响。
因此，对MEMS陀螺的正交误差进行分析与仿真，有助于进一步优化设计和提高性能。
首先，我们来介绍下MEMS陀螺的正交误差。
MEMS陀螺的正交误差主要包括三个方面：比例误差、零偏误差和比例零偏耦合误差。
比例误差是指完成一个旋转周期，陀螺输出的角度与实际旋转角度之间的偏差。
零偏误差是指在无旋转情况下，陀螺输出的角度不为零。
比例零偏耦合误差是指比例误差和零偏误差之间的相互影响。
为了准确分析和仿真MEMS陀螺的正交误差，首先需要建立相应的数学模型。
MEMS陀螺的运动方程可以由角速度和角位移之间的关系来描述。
常用的数学模型有马宏陀螺运动方程和欧拉利用方程。
马宏陀螺运动方程是通过陀螺输出信号和陀螺器件的几何参数来建立陀螺的数学模型。
它将陀螺的转动运动分解为三个轴向的旋转运动，即偏航、俯仰和横滚。
通过求解这些方程可以得到陀螺的输出角速度和角位移。
欧拉利用方程则是通过陀螺的角速度和初始条件来描述陀螺的转动运动。
根据欧拉利用方程，可以得到陀螺的转动角速度与初始条件之间的关系。
通过比较模型输出值与实际测量值，可以进一步分析陀螺的正交误差。
在实际的分析和仿真过程中，可以使用软件工具例如MATLAB或者Simulink来建立数学模型，并进行正交误差的仿真分析。
通过调整模型参数和输入条件，可以模拟不同工作状态下的MEMS陀螺性能和误差变化情况。
此外，为了更准确地分析MEMS陀螺的正交误差，还可以进行实验验证。
通过与实际测量数据进行比较，可以验证仿真模型的准确性，并优化模型参数，提高其精度和可靠性。
总结起来，MEMS陀螺的正交误差分析与仿真是对其性能和精度进行优化的重要步骤。
通过建立数学模型，利用仿真工具进行仿真分析，并结合实际实验验证，可以全面了解MEMS陀螺的正交误差特性，并为进一步的设计和优化提供参考依据。
