捷联惯导的加速度计测量误差研究

　　0引言

　　速率陀螺和加速度计是捷联惯导系统的重要敏感元件，速率陀螺测量运动载体的角速率，运用捷联姿态算法，可得到载体的姿态角;而加速度计测量运动载体的加速度，通过一次积分得到速度，二次积分得到位移，从而完成系统的导航任务。因此惯性传感器性能的好坏直接影响测试和控制的精度，为了提高系统效能，必然对其提出越来越高的精度要求。然而实践证明单靠不断改进仪表设计来提高惯性器件的精度的做法遇到了愈来愈多的困难，这不仅使仪表结构更加复杂，而且也给生产、装配、调试带来诸多不便，另外还大幅度提高了系统的成本，降低了系统可靠性。因此利用软件通过误差系数的标定补偿来提高实际使用精度的趋势变得更有意义。通过测试结果的利用，可以使原来精度较低的产品恢复其应用价值，也由于这种趋势，使设计人员的指导思想由原来片面追求仪表的绝对误差，转为重点保证仪表性能的稳定，尽可能减少仪表使用时的随机误差。

　　本文的主要目的就是研究和设计惯测组合中加速度计误差的标定试验方法，检测捷联惯组加速度计标度因数及其零偏、零偏稳定性，采用四点标定法快速而又准确地分离出模型方程系数。

　　1工具误差标定原理

　　为了标定捷联惯性组合中加速度计的标度因数和零偏系数，需要给惯性组件输人一定的加速度，并测量出加速度计相应轴输出的脉冲频率。加速度可以通过精密分度装置产生。

　　加速度计输人基准轴(I)，输出基准轴(O)和摆基准轴(P)的方向用右手定则确定，如下图所示。

　　1.1静态模型方程

　　模型方程是表达加速度计输出与沿平行或垂直于加速度计输人基准轴作用的加速度分量间的数学关系式。

　　加速度计静态模型方程的一般形式:

　　在进行加速度计的基本性能测试时，为了使实验及数据处理不至于过分复杂，往往对该模型加以简化，忽略其中次要的误差项:通常，可把加速度计的数学模型简化成如下形式:

　　1.2加速度计的2种安装状态

　　将分度头回转轴调整到水平(士20”以内)，加速度计通过安装夹具装在分度头的回转轴上，使加速度计的输出基准轴(或摆基准轴)与分度头回转轴平行并在回转过程中应处于水平(士2’以内)。

　　1'.“摆”状态。

　　将分度头置于0°时，加速度计的输入基准轴(即安装夹具的安装面)处于水平(土20”以内)，输出基准轴平行于回转轴，摆基准轴垂直向下;分度头置于90°时，输人基准轴垂直向上。