IMU性能测试及误差补偿技术研究

发布时间：2020-11-14 17:16

　　 随着国民经济建设和国防建设的发展,捷联式惯性导航系统的应用日益广泛。陀螺仪和加速度计组成的IMU作为惯性导航系统的核心单元,其工作性能与惯性导航系统的精度密切相关。因此,研究陀螺仪和加速度计等惯性元件的性能及误差机理,对惯性导航系统的精度进一步提高具有重要的意义。本文选用光纤陀螺和石英挠性加速度计为研究对象,首先在实验室条件下,测试惯性元件的零偏稳定性这一性能指标,设计相关实验、采集数据进行计算分析,判断惯性元件的性能优劣。然后基于惯性元件在静态环境下的输出量进行误差建模,对模型参数进行元件级标定,设计速率试验辨识光纤陀螺组件误差参数、位置试验辨识石英挠性加速度计组件的误差参数。其次在位置试验中,针对传统的六位置法测量误差过大的不足,提出了24定点法辨识加速度计误差参数。最后运用逐步回归分析法建立了石英挠性加速度计的温度误差模型,辨识其模型参数。实验结果表明,速率试验和基于24定点法的位置试验能准确的标定出惯性元件的标度因数误差、安装误差和零偏误差,提高了惯性导航系统的精度;温度试验中用逐步回归分析法建立的石英挠性加速度计温度误差模型准确,软件实时补偿后,消除了温度对加速度计的影响,具有较高的工程意义和实用价值。
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN96
【部分图文】：

光纤陀螺中，增大光程的方式便是采用多匝线圈。假设采用，环形光路的光程变为 L NL0，根据公式（2.6），可知闭合光路中产生为： N cLRN4公式（2.7）知，环形光路的半径 R 保持一致，改变光纤线圈匝数提高了而增大了环形光路的相位差。纤陀螺光路主要包括光源、分束器和光纤线圈，因此，光纤陀螺的的基本为：光源发出的光经过分束器时变成两束，这两束光在光纤线圈相向传播束器，并且在分束器处发生干涉，之后进入光电探测器；当光纤线圈的法率时，会发生 Sagnac 效应产生相位差；发生干涉时，光强会产生变化，检测出光强的变化，进而计算出输入的角速率[44]。

17图 2-6 石英挠性加速度计的实验流程图度计的零偏分析计的零偏稳定性是能其性能的重要指标，在一定程外界输入加速度为零时，加速度计的输出量围绕其均程中，通过计算零偏稳定性来定量分析它的性能。：石英挠性加速度计组件、六面体夹具、大理石平：包含石英挠性加速度计的光纤 IMU 安装固连在六

及通过上位机软件进行实时补偿误差对提高系统实际精度具有重要意义捷联惯性导航系统进行标定[46-48]的目的是建立惯性元件输出量的数学模模型参数。在捷联惯性导航系统中，按标定层次可以分为系统级标定和元件级标定直接利用陀螺仪和加速度计的输出作为观测量，采用最小二乘拟参数，本章对元件级标定进行研究。性元件误差参数模型性元件的输出误差指陀螺和加速度计的安装误差、标度因数误差、零偏等，是惯导元件的主要误差项。由于惯性元件的精度主要是在静态条件下此本文将会对一些误差参数详细建模分析，且只考虑惯性元件的静态误联惯性导航系统的惯性元件误差补偿如图 3-1，其中光纤陀螺的误差项包标度因数误差和安装误差，加速度计误差项包括零位偏置、标度因数误
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本文编号：2883733