Инерциальная система определения направления на север является важной частью инерциальной техники. Гироскопический датчик определения направления на север измеряет составляющую угловой скорости вращения Земли и вычисляет и анализирует информацию о направлении на север, полученную от носителя.Навигатор north seeker может быстро и независимо определять ориентацию в любую погоду и во всех направлениях без какой-либо внешней информации и обладает способностью быстро и точно определять истинный север в соответствии с местной географией.Устройство для определения направления на север состоит из гироскопа, акселерометра, системы сбора и обработки данных и других компонентов. Как в самом устройстве, так и в процессе установки могут возникать ошибки, влияющие на точность определения направления на север. Поэтому я проанализирую источники ошибок и основные факторы погрешности, влияющие на точность определения направления на север.
1.Основные источники ошибок
Существует множество ошибок, влияющих на точность работы прибора north seeker, таких как ошибка выравнивания платформы гироскопа, ошибка инерциального устройства, ошибка установки инерциального устройства, ошибка индексации гироскопа, ошибки, вызванные нестабильностью базы, погрешностями масштабного коэффициента, вредным ускорением и ошибками широты. Цитата: ошибка многопозиционного поиска на север, ошибка геофизической величины и ошибка управления перемещением, генерируемая акселерометром, и т.д., среди которых ошибка инерциального устройства включает ошибку волоконно-оптического гироскопа и ошибку акселерометра. К основным ошибкам относятся постоянная погрешность, случайный дрейф и шум; инерциальное устройство Ошибка установки включает в себя ошибку смещения между волоконно-оптическим гироскопом и системой координат, определяющей направление на север; ниже приводится подробный анализ ошибок, влияющих на точность прибора, определяющего направление на север, и предлагаются соответствующие методы компенсации.
2.Погрешность и компенсация инерциальных устройств в системе поиска на север
2.1 Компенсация погрешности датчика гироскопа
(1) Построение модели погрешности гироскопа
Точность гироскопа определяет точность определения направления на север системы поиска на север и точность отслеживания бесплатформенной инерциальной навигации. Следовательно, система должна выполнить компенсацию ошибок гироскопа.В данной статье используется модель ошибок, показанная в формуле (1):
В формуле (1) wvx, wvy и wvz являются фактическими выходными значениями угловой скорости гироскопа, а wx, wy и wz - теоретическими входными значениями угловой скорости гироскопа. bgx, bgy, bgz - постоянное нулевое смещение угловой скорости гироскопа, Sgx, Sgy, Sgz - масштабные коэффициенты угловой скорости гироскопа, mg, xy, mg, xz, mg, yx, mg, yz, mg, zx, mg, zy - угловые скорости гироскопа для две пересекающиеся оси влияют друг на друга.
В модели ошибок гироскопа постоянная ошибка смещения гироскопа эквивалентна добавлению постоянного значения к модели ошибок. Линейная ошибка, ошибка установки и неортогональная ошибка гироскопа эквивалентны оставшейся модели ошибок, умноженной на матрицу 3 × 3.
(2) Калибровка параметров модели
Параметры модели сначала калибруются с помощью экспериментов по скорости, чтобы откалибровать масштабный коэффициент гироскопа. Во время теста IMU был закреплен на поворотном столе rate, установлен в пределах диапазона измерений гироскопа и обеспечивал возбуждение гироскопа при различных скоростях вращения, а для определения масштабного коэффициента использовался метод наименьших квадратов. После определения масштабного коэффициента его постоянное нулевое смещение и коэффициенты погрешности слагаемых перекрестной связи калибруются с помощью шестипозиционного теста, показанного на рисунке "Ускорение" 2.
2.2 Компенсация ошибки датчика ускорения
(1) Построение модели ошибки ускорения
Ошибки по углу наклона в системе определения направления на север и бесплатформенной инерциальной навигационной системе, а также ошибки, вызванные несовпадением и неортогональностью между координатными осями двух систем и установочными осями, вызваны трехосевыми датчиками ускорения в соответствующих системах. Поэтому, если вы хотите получить высокоточный угол наклона, вы должны компенсировать погрешность трехосевого датчика ускорения. Традиционные методы коррекции датчика ускорения в основном используют линейную модель погрешности и не учитывают взаимное влияние каждой оси. Таким образом, в данной статье предлагается модель погрешности трехосевого акселерометра, как показано на рисунке (3):
В формуле (3) fax, fby и fcz являются фактическими выходными значениями трехосевого ускорения, а fax, fby и fcz - теоретическими выходными значениями трехосевого ускорения. Sax, Sby, Scz - это масштабные коэффициенты трехосевого датчика ускорения, ma, xy, ма, xz, mb, yx, mb, yz, mc, zx, mc, zy - коэффициенты взаимного влияния двух осей. Pax, Pby и Pcz - это постоянные нулевые отклонения ускорения, а Paxi, Pbyi и Pczi (i = 1, 2, 3) - коэффициенты нелинейной погрешности квадратичного и кубического ускорения. В модели компенсации ошибок ускорения ошибка постоянного смещения ускорения эквивалентна добавлению постоянного значения к модели ошибок. Линейная ошибка, ошибка установки и неортогональная ошибка ускорения эквивалентны оставшейся модели ошибок, умноженной на матрицу 3 × 3.
Датчик ускорения поддерживает линейный выходной сигнал в диапазоне малых углов; при больших углах датчик ускорения сохраняет нелинейные характеристики, поэтому для повышения точности измерения больших углов к модели компенсации погрешности добавляется коэффициент нелинейной погрешности, равный двум или трем кубическим ускорениям. Точность измерения угла наклона.
(2) Калибровка параметров модели
Чтобы определить параметры модели ошибок в формуле (3), обычно можно использовать многопозиционный метод для ее решения. Для одного положения известны фактические значения трехосевого ускорения fax, fby, fcz и теоретические значения f'ax, f'by, f'cz в формуле (3), и можно получить три уравнения. Чтобы получить 18 коэффициентов погрешности в модели, они могут быть получены из шести отдельных позиций и используется оценка параметров методом наименьших квадратов, как показано на рисункеe
3.Заключение
Существует множество ошибок, влияющих на точность работы прибора Искатель севера. В статье кратко анализируются основные ошибки и предлагается соответствующий план компенсации, который играет большую роль в повышении точности работы прибора Искатель севера. В процессе разработки и исследования прибора искатель севера компания Ericco постоянно прилагала усилия для уменьшения погрешности определения направления на север. На рынке fog севера представлены два продукта: ER-FNS-02 и ER-FNS-03, которые отличаются высокой стабильностью, надежностью интеграции и заслуживают вашего понимания и признательности. Компания Ericco рада вашей консультации!