航姿参考系统的改进杆臂效应补偿方法

发布时间：2021-06-25 13:27

　　振动环境下叠加在航姿参考系统（AHRS）加速度计敏感轴上的杆臂效应会对加速度计测姿精度造成极大的影响.本文对杆臂效应处理算法中的低通滤波法和力学补偿法进行分析.低通滤波法滤除杆臂效应会有整流误差残存.力学补偿法对杆臂效应中向心加速度项的补偿受限于陀螺测量精度,对杆臂效应中切向加速度项的补偿会因为直接对角速度微分求取角加速度造成误差激剧放大.针对低通滤波法与力学补偿法各自存在的不足,提出一种改进的杆臂效应补偿方法.对杆臂效应中的向心加速度项的补偿,设定角频率阈值作为判定值.在低于给定角频率阈值工况下采用低通滤波法,而在高于给定角频率阈值工况下采用力学补偿+低通滤波法.对杆臂效应中的切向加速度项的补偿,提出2种多加速度计构型,根据加速度计构型中各加速度计输出值,构造解析公式求解角加速度,避免直接微分法造成的误差放大.通过对改进补偿方法的理论推导、分析和仿真,并与低通滤波法和力学补偿法相对比,改进补偿方法显著地提高了杆臂效应误差补偿精度. 

【文章来源】：哈尔滨工业大学学报. 2020,52(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

坐标系间矢量关系

图2中,Δγ1为向心加速度造成的姿态误差;Δγ2为切向加速度造成的姿态误差.由图2可见随着角速度、角加速度以及杆臂长度的增加,杆臂效应相应增大,加速度计测姿误差也越大,只有通过对加速度计杆臂效应进行有效的补偿,才能保证AHRS系统测姿精度.2 现有杆臂效应补偿方法的不足

利用低通滤波法,杆臂效应中的向心加速度项会残存整流误差项;再者当角加速度也含有直流分量时,杆臂效应中的切向加速度项也会出现低通滤波无法滤除的整流误差.采用力学补偿法,向心加速度项的求解误差会受到陀螺测量误差的影响;而通过角速度微分获取角加速度,会引起切向加速度项误差激剧放大.考虑到多加速度计可以直接解析地求解角加速度[17-18],可避免角速度微分计算造成的误差放大.因此综合考虑低通滤波法、力学补偿法以及多加速度计解析求解法,提出一种改进的杆臂效应补偿方法见图3.对于杆臂效应中的向心加速度,在低于给定角频率阈值工况下采用低通滤波法,在高于给定角频率阈值工况下采用力学补偿+低通滤波法.对杆臂效应中的切向加速度项,通过多加速度计解析求解角加速度.3.1 基于角频率阈值判决的向心加速度项补偿

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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本文编号：3249288