Нгуен Чонг Иен – магистр по направлению "Приборостроение" и специальности "Системы навигации, стабилизации и ориентации" (2014), аспирант
236 Хоанг Куок Вьет, Ко Нхуэ, Бак Ты Лиэм, Ханой
Nguyen Trong Yen, Master in Instrumentation Engineering and Navigation, Stabilization and Orientation Systems (2014), Postgraduate student
236 Co Nhue, Bac Tu Liem, Ha Noi
Нгуен Куок Хань – инженер по направлению "Приборостроение" (2020), магистрант
236 Хоанг Куок Вьет, Ко Нхуэ, Бак Ты Лиэм, Ханой
Nguyen Quoc Khanh, Engineer in Instrumentation Engineering (2020), Master's degree
236 Co Nhue, Bac Tu Liem, Ha Noi
Ха Мань Тханг – кандидат технических наук (2013), заместитель начальника управления международного сотрудничества, начальник отдела международных образований, преподаватель факультета технологии управления (Control Engineering)
236 Хоанг Куок Вьет, Ко Нхуэ, Бак Ты Лиэм, Ханой
Ha Manh Thang, PhD (2013). Deputy Head of International Cooperation Department, Head of International Education Department, Lecturer of Control Engineering Department
236 Co Nhue, Bac Tu Liem, Ha Noi
Введение. Систематические ошибки микроэлектромеханических (МЭМС) инерциальных датчиков, относящиеся к ошибкам смещения нуля, масштабного коэффициента и неортогональности чувствительных осей, являются источниками погрешностей бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС). Некомпенсированные ошибки датчика со временем накапливаются как ошибки состояния движения, из-за чего снижается точность БИНС. Следовательно, калибровка МЭМС инерциальных датчиков является важной задачей. Недостаток существующих методов калибровки датчиков – жесткое требование к точности начальной выставки чувствительных осей датчиков относительно опорной системы координат, что приводит к трудности и увеличению времени начальной выставки. Для преодоления этой проблемы необходимы разработка и исследование новых методов калибровки МЭМС-датчиков.
Цель работы. Разработка алгоритма калибровки МЭМС-датчиков, инвариантного к угловой ориентации чувствительных осей датчиков относительно опорной системы координат при начальной установке.
Материалы и методы. Используется стандартная математическая модель выходных сигналов триады микромеханического акселерометра (ММА), рассмотренная в российских и зарубежных учебниках и публикациях о современных методах испытаний и калибровки датчиков за последние 10 лет. Предлагаемый алгоритм калибровки датчиков выполняется методом наименьших квадратов при реализации позиционирований ММА в гравитационном поле Земли. Апробация выполняется посредством обработки сигналов, записанных от трехосного ММА ADXL325.
Результаты. Алгоритм определения калибровочных параметров датчиков вне зависимости от начальной выставки чувствительных осей датчиков относительно опорной системы. Представление простой альтернативной конструкции средства для испытания МЭМС-датчиков.
Заключение. Предлагается метод калибровки МЭМС инерциальных датчиков, отличающийся от традиционных методов калибровки тем, что результаты определения калибровочных коэффициентов ММА не зависят от его углового положения относительно географической системы координат, что позволяет повысить достоверность получаемых результатов и упростить конструкцию средства испытаний. Результаты работы значимы для повышения точности БИНС на основе МЭМС инерциальных датчиков.
Introduction. Systematic errors of microelectromechanical (MEMS) inertial sensors, such as those related to zero drift, scale factor, and nonorthogonality of sensitive axes, are the main sources of errors in strapdown inertial navigation systems (SINS). Uncompensated sensor errors accumulate over time as motion state errors, thus reducing the overall accuracy of SINS. Consequently, calibration of inertial sensors is a relevant research task. The disadvantage of existing sensor calibration methods consists in a strict requirement for the initial alignment of sensitive sensor axes relative to a reference coordinate system, which complicates the entire process of calibration. Therefore, alternative methods for MEMS sensor calibration should be developed.
Aim. To develop a calibration algorithm for microelectromechanical (MEMS) sensors, which allows calibrating sensors regardless of the angular orientation of the sensor axes relative to a reference coordinate system at the initial installation, as well as to simplify the design of testing tools.
Materials and methods. Publications in national and international journals on the theory of calibration of inertial sensors were reviewed. A calibration algorithm was developed based on the least squares method.
Results. An algorithm for determining the calibration parameters of sensors regardless of the initial alignment of the sensor sensitive axes relative to a reference system was developed. A simple alternative design for testing MEMS sensors was proposed.
Conclusion. The method of calibrating MEMS inertial sensors proposed in this work differs from conventional calibration methods by increased reliability of the results and a simplified design of testing tools. Importantly, the results of determining the calibration coefficients of a micromechanical accelerometer (MMA) do not depend on its angular position relative to a geographic coordinate system (GСS). This works contributes to improving the accuracy of SINS based on MEMS inertial sensors.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.