Методика калибровки тепловой модели блока чувствительных элементов, состоящего из трех датчиков угловой скорости
https://doi.org/10.17285/0869-7035.0016
Аннотация
Рассматриваются методические аспекты задачи калибровки блока, состоящего из трех датчиков угловой скорости (ДУС), с использованием измерений от двухосного поворотного калибровочного стенда с термокамерой. Для инструментальных погрешностей измерений датчиков угловой скорости вводится априорная параметрическая модель, содержащая сдвиги нулей, погрешности масштабных коэффициентов, малые углы неортогональности осей чувствительности, а также коэффициенты зависимости от температуры для всех перечисленных погрешностей измерений. Задача определения параметров введенной параметрической модели сводится к оптимальной оценке вектора состояния линейной динамической системы по вектору измерений, линейно связанному с вектором состояния. При такой постановке задачи вектором измерений является вектор малого поворота между модельной (вычисленной по показаниям ДУС) ориентацией блока и модельной (вычисленной по измерениям стенда) ориентацией планшайбы. Предлагаемый подход формализации задачи калибровки является модификацией разработанного ранее в лаборатории управления и навигации МГУ им. М.В. Ломоносова метода калибровки инерциальных измерительных блоков в сборе на грубых одноосных стендах с горизонтальной осью вращения. Калибровочный эксперимент представляет собой последовательность горизонтальных вращений вокруг каждой из осей чувствительности ДУС. В работе приводятся результаты численного моделирования и ковариационного анализа.
Ключевые слова
Об авторе
И. Е. Тарыгин
МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва).
Россия
Россия
Тарыгин Илья Евгеньевич. Аспирант, лаборатория управления и навигации
Список литературы
1. Голован А.А., Парусников Н.А. Математические основы навигационных систем. Часть II. Приложения методов оптимального оценивания к задачам навигации / 2-е изд. испр. и доп. Москва: МАКС Пресс, 2012. 172 с.
2. Веремеенко К.К., Галай И.А. Разработка алгоритмов калибровки инерциальной навигационной системы на двухосном испытательном стенде // Труды МАИ. 2013. № 63.
3. Драницына Е.В., Егоров Д.А., Унтилов А.А., Дейнека Г.Б., Шарков И.А., Дейнека И.Г. Снижение влияния изменения температуры на выходной сигнал волоконно-оптического гироскопа // Гироскопия и навигация, 2012. № 4. С. 10–20.
4. Боронахин А.М., Иванов П. А., Суров И.Л. Исследование погрешностей триады микромеханических гироскопов с использованием малогабаритного двухосного стенда // Нано- и микросистемная техника. 2010. №1. С. 35–41.
5. Вавилова Н.Б., Голован А.А., Парусников Н.А., Васинёва И.А. Задача калибровки бескарданных инерциальных навигационных систем на точных стендах // XXIII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. С. 52–55.
6. Diesel, John W., Calibration of a ring laser gyro inertial navigation system, Proceedings of 13th biennial guidance test symposium, 1987, vol. 1.
7. Bergman, Z., Inertial Sensors – A New Approach for Low Cost Calibration and Testing, Inertial Sensors and Systems, 2011.
8. Syed, Z.F., Aggarwal, P., Goodall, C., Niu, X., El-Sheimy, N., A new multi-position calibration method for MEMS inertial navigation systems, Measurement Science and Technology, 2007 May 15; 18(7):1897.
9. Zhang, H., Wu, Y., Wu, W., Wu, M., Hu, X., Improved multi-position calibration for inertial measurement units, Measurement Science and Technology, 2009 Nov 23; 21 (1): 015107.
10. Козлов А.В., Тарыгин И.Е., Голован А.А., Шаймарданов И.Х., Дзуев А.А. Калибровка инерциальных измерительных блоков с оценкой температурных зависимостей по эксперименту с переменной температурой: результаты калибровки БИНС-РТ // XXIV Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. Сборник материалов. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2017. С. 225–228.
11. Козлов А.В., Тарыгин И.Е., Голован А.А. Калибровка инерциальных измерительных блоков на грубых стендах с оценкой температурных зависимостей по эксперименту с переменной температурой // XXI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. СПб: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2014. С. 319–322.
12. Tang, Q., Wang, X., Yang, Q., Liu, C., An improved scale factor calibration model of MEMS gyroscopes, 2014 IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC) Proceedings, Montevideo, 2014, pp. 752–755.
13. Parolis, D.M., Pinter-Krainer, W., Current and future techniques for spacecraft thermal control, ESA Bulletin, 1996, no. 87.
14. Gilmore, D., Spacecraft thermal control handbook, Volume I: fundamental technologies. Calif. Aerospace Press, 2002.
15. Niu, X., Li, Y., Zhang, H., Wang, Q., Ban, Y., Fast thermal calibration of low-grade inertial sensors and inertial measurement units, Sensors, 2013 Sep;13(9):12192–217.
16. Prikhodko, I.P., Zotov, S.A., Trusov, A.A., Shkel, A.M., Thermal Calibration of Silicon MEMS Gyroscope, 8th International Conference and Exhibition on Device Packaging, 2012.
Рецензия
Для цитирования:
Тарыгин И.Е. Методика калибровки тепловой модели блока чувствительных элементов, состоящего из трех датчиков угловой скорости. Гироскопия и навигация. 2019;27(4):88-102. https://doi.org/10.17285/0869-7035.0016
For citation:
Tarygin I.E. Calibration Methodology for a Thermal Model of a 3-Axis Measurement Unit Based on Gyroscopes. Giroskopiya i Navigatsiya. 2019;27(4):88-102. (In Russ.) https://doi.org/10.17285/0869-7035.0016
Просмотров:
0
Послать статью по эл. почте 