Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск

Алгоритм калибровки микроэлектромеханических инерциальных датчиков

https://doi.org/10.32603/1993-8985-2022-25-4-90-104

Аннотация

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.

Об авторах

Нгуен Чонг Иен
Государственный технический университет им. Ле Куй Дона
Вьетнам

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



Нгуен Куок Хань
Государственный технический университет им. Ле Куй Дона
Вьетнам

Нгуен Куок Хань – инженер по направлению "Приборостроение" (2020), магистрант

236 Хоанг Куок Вьет, Ко Нхуэ, Бак Ты Лиэм, Ханой

 



Ха Мань Тханг
Государственный технический университет им. Ле Куй Дона
Вьетнам

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



Список литературы

1. Боронахин А. М., Лукьянов Д. П., Филатов Ю. В. Оптические и микромеханические инерциальные приборы. СПб: Элмор, 2008. 400 с.

2. Матвеев В. В., Распопов В. Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем / РНЦ РФ ОАО "Концерн ЦНИИ «Электроприбор»". СПб., 2009. 208 с.

3. Анучин О. Н., Емельянцев Г. И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов / под общ. ред. чл.-кор. РАН В. Г. Пешехонова; РНЦ РФ ОАО "Концерн ЦНИИ «Электроприбор»". СПб., 1999. 357 с.

4. Дао Ван Ба, Ле Ван Чанг, Шалымов Р. В. Динамическая калибровка триады акселерометров на двухосном стенде // Изв. СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2014. № 8. С. 72–76.

5. Hayal A. Static calibration of the tactical grade inertial measurement. Thesis Master of Science. Columbus, USA: The Ohio State University, 2010. 118 p.

6. Лакоза С. Л., Мелешко В. В. Скалярная калибровка акселерометров низкой и средней точности // Радиооптика. МГТУ им. Н. Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 1. С. 9–28. doi: 10.7463/rdopt.0115.0779996

7. Алгоритм испытаний триады гироскопов на двухосном испытательном стенде / С. А. Анисимов, А. М. Боронахин, М. Н. Бурнашев, П. А. Иванов, Л. Н. Олейник, И. Л. Суров, А. Н. Ткаченко, Ю. В. Филатов // Изв. СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2009. № 8. С. 26–34.

8. Кликович Б. В. Калибровка БИНС в инерциальном режиме. Объединение скоростного и скалярного методов // Гироскопия и навигация. 2014. № 3. С. 29–40.

9. Скалярный способ калибровки и балансировки бесплатформенных инерциальных навигационных систем / Е. А. Измайлов, С. Н. Леп, А. В. Молчанов, Е. Ф. Поликовский // XV МКИНС. СПб., 26– 28 мая 2008 г. / РНЦ РФ ОАО "Концерн ЦНИИ «Электроприбор»". СПб., 2008. С. 145–154.

10. Аврутов В. В. О скалярной калибровке блока гироскопов и акселерометров // Вестн. НТУУ "КПИ". Сер. Приборостроение. 2010. № 40. С. 10–17.

11. Челпанов И. Б., Евстифеев М. И., Кочетков А. В. Методы испытаний микромеханических датчиков и приборов // Приборы. 2014. № 4 (166). С. 16–20.

12. Результаты испытаний микромеханического модуля / Дао Ван Ба, А. М. Боронахин, П. А. Иванов, И. Л. Суров, М. А. Лебедева, А. В. Маляева, Ле Ван Чанг // Сб. докл. 64-й науч.- техн. конф. профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ "ЛЭТИ", СПб., 25 янв. – 5 февр. 2011. С. 173–176.

13. Боронахин А. М., Иванов П. А., Суров И. Л. Исследование влияния инструментальных погрешностей испытательного средства на результаты калибровки блока микроакселерометров // Нано- и микросистемная техника. 2011. № 3. С. 9–11.

14. Шаврин В. В., Конаков А. С., Тисленко В. И. Калибровка микроэлектромеханических датчиков ускорений и угловых скоростей в бесплатформенных инерциальных навигационных системах // Докл. ТУСУРа. 2012. № 1 (25). С. 265–269.

15. Даташиты акселерометра ADXL325 компании Analog Devices. 2009. URL: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADXL325.pdf (дата обращения 10.09.2021)


Рецензия

Для цитирования:


Иен Н.Ч., Хань Н.К., Тханг Х.М. Алгоритм калибровки микроэлектромеханических инерциальных датчиков. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2022;25(4):90-104. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2022-25-4-90-104

For citation:


Yen N.T., Khanh N.Q., Thang H.M. A Calibration Algorithm for Microelectromechanical Inertial Sensors. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2022;25(4):90-104. (In Russ.) https://doi.org/10.32603/1993-8985-2022-25-4-90-104

Просмотров: 253


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-8985 (Print)
ISSN 2658-4794 (Online)