现代导航技术第十章(惯导系统的误差测试与性能标定)

2、加速度计测试的主要内容 2.1 多位置测试
对于某个固定温度下重力矢量的计算值与测量值之间残差 的典Байду номын сангаас数据如图所示
多位置测试采样数据（残差曲线）
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§10.1 加速度计测试的基本方法
2、加速度计测试的主要内容 2.2 长期稳定性
对于这类测试，将敏感器固定在一特定的取向，记录加速 度计的输出信号。 测试的持续时间可能是几小时、几周或甚至更长。如同陀 螺仪测试的情况，在对加速度计一个或多个不同的取向重 复测试过程前，敏感器要关断一定时间。
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§10.2 惯性导航系统的测试与标定
2、惯性导航系统测试的主要流程
2.2 静态速率测试 通过检测系统在预先设定的时间周期内，以及该装置多个 不间的安装方向所给出的角速率测量值，有可能从中得出陀螺 仪固定零偏和与g 相关的零偏。如同前面的测试，求和及求差 的方法可以用来分离各种误差分量。
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§10.2 惯性导航系统的测试与标定
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§10.1 加速度计测试的基本方法
2、加速度计测试的主要内容 2.2 长期稳定性
在每个位置上都要检测试验过程中的环境温度并做好记录，以 便能够对加速度计输出信号进行修正，如图所示。
长期稳 定性测 试采样 数据
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§10.1 加速度计测试的基本方法
2、加速度计测试的主要内容 2.3 温度试验
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§10.2 惯性导航系统的测试与标定
1、概述
一般来说，这类测试包括将惯性测量装置或一套完整的导航系 统安装到测试设备上。然后对该组件转动一系列精确已知的角 度，并定位到相对于当地重力矢量的不同取向上。 主要的敏感器误差则可以从该组件在每个方向上得到的加速度 和旋转速率的静态测量值确定。
温度试验的目的是确定用于描述加速度计性能的基本参 数随温度的变化; 敏感器或者处于均匀温升或温降(称为“保温”)或者敏感 器内具有温度梯度。 在精密分度头上被测的敏感器一般封闭在环境箱内，试 验温度一般为-55℃到80℃
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§10.1 加速度计测试的基本方法
2、加速度计测试的主要内容 2.3 温度试验
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现代导航测试技术
第十章 惯性导航系统的误差测试 与性能标定
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第十章 惯导系统的误差测试与性能标定
§10.1 加速度计测试的基本方法
§10.2 惯性导航系统的测试与标定
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§10.1 加速度计测试的基本方法
1、加速度计测试概述
加速度计性能的检查通常采用一系列静态和动态测试程序， 类似于前面描述的有关陀螺仪的试验。 然而，确定此类器件的特性所需的测试规模要减小。例如， 一般不需要速率转台测试，并且多位置测试采用精密分度头 即可完成。这种设备一般具有约1角秒的定位精度，能够使加 速度计敏感轴(输入轴)相对于重力矢量进行旋转。因此，作 用在敏感器输入轴的重力分量可以非常精确地改变。
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§10.1 加速度计测试的基本方法
2、加速度计测试的主要内容 2.5 离心试验
对于标度因数线性度响应 测试，可将敏感轴与施加 的加速度平行。图示表明 残余误差，即测量值与实 际值差别的采样数据。
离心测试的加速度计残差
当敏感器轴垂直于施加的加速度时，则可以检查不同轴间的 干扰或正交性。
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加速度计参数的温度灵敏度测试
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§10.1 加速度计测试的基本方法
2、加速度计测试的主要内容 2.4 磁灵敏度试验（与温度试验流程类似） 2.5 离心试验
一般这些试验安排在测试计划的后期进行。这些测试的目的 是记录加速度计对于比重力加速度更大的加速度值的响应， 并对输入加速度最大值时的标度因数的线性度进行评估。 这种测试同样可以用于检查敏感器对于施加的加速度超过输 入轴推荐或设计的测量最大值情况下的恢复性能及容限。这 种形式的测试称为过量程测试。对于这类测试要特别小心， 以避免造成被测敏感器的永久性损坏。
2、惯性导航系统测试的主要流程
2.3 角度测试 采用一台精密多位置测试台，惯性测量装置可以转动非常精 确的已知角度。通过对这些已知的旋转角度与由陀螺仪给出的 速率输出积分导出的这些旋转角度的估值进行比较，就可以求 出陀螺仪测量值各种误差的估值。 例如，如果转台顺时针和逆时针方向旋转过相同的角度，陀 螺仪对于壳体安装误差的估值连同陀螺仪零偏和标度因数误差 就可以求出。
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§10.1 加速度计测试的基本方法
2、加速度计测试的主要内容 2.1 多位置测试
这类测试的目的是确定加速度计的下列参数: (1) 标度因数; (2) 标度因数线性度; (3) 零偏误差; (4) 轴对准误差; (5) 逐次启动重复性。
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§10.1 加速度计测试的基本方法
2、加速度计测试的主要内容 2.1 多位置测试
现代导航测试技术
Measuring and Testing Technique for Modern Navigation System
主讲：赖际舟 副教授
南京航空航天大学导航研究中心
办公电话：025-84892304-807 手机：13851475429 导航研究中心网页： Email：Laijz@
§10.1 加速度计测试的基本方法
2、加速度计测试的主要内容
2.6 冲击试验 2.7 振动试验 2.8 老化与储存试验
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第十章 惯导系统的误差测试与性能标定
§10.2 惯性导航系统的测试与标定
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§10.2 惯性导航系统的测试与标定
1、概述
惯性导航系统测试的目的与“组件级测试”有所不同。某些情况 下，系统性能与根据分组件惯性敏感器性能知识所预测的结果 是一致的。但大多数情况下，这些分组件间会存在或多或少的 相互作用。 通常，当惯性导航系统的开发达到实验室测试程度时，对采用 的组件级敏感器的特性已非常了解，此时需要检测系统性能。
图示给出了一种典型的试验方案。 当加速度计处于高低温“保温”状 态时，进行各种测试以观测加速 度计的特性，并记录加速度计在 4 种主要姿态时的输出信号。这 样就能够对测试过程中性能参数 的变化进行估计，得到其与敏感 器温度的相关性。
温度试验原理图 12
§10.1 加速度计测试的基本方法
2、加速度计测试的主要内容 2.3 温度试验
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§10.2 惯性导航系统的测试与标定
2、惯性导航系统测试的主要流程
一种捷联惯性测量装置的测试旋转方案
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§10.2 惯性导航系统的测试与标定
2、惯性导航系统测试的主要流程
一种捷联惯性测量装置的测试旋转方案
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第十章 惯性导航系统的误差测试 与性能标定 结 束
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被测器件要牢固地安装到精密分度头上，并且一般来说， 要记录加速度计敏感轴4种不同姿态时的输出信号，分别对 应于作用在该轴0g ， 1g 、0g 、-1g 的加速度值。 在每个位置上，记录一系列数据点，且整个测试可能要重 复数次，根据此数据可以计算上述的性能参数。
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§10.1 加速度计测试的基本方法
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§10.2 惯性导航系统的测试与标定
2、惯性导航系统测试的主要流程
2.4 惯性导航系统多位置测试 只要进行足够数量的旋转测试，这种方法就可用于求取含有 常规陀螺仪的捷联系统中大部分主要敏感器误差的估计。 在对特定装置的测试选择合适的一组旋转中，通常包含绕每 个轴旋转90°和180° 。对于包含常规陀螺仪的系统测试，符 合此要求使得陀螺仪的固定零偏、与g 相关的误差和安装误差 以多种不同的线性组合出现在测量方程中，并因此变为可观测 量。此外，在各单独的方向测试时，必须保证装置的每个轴与 当地垂直线对准，包括向上和向下两个位置，以便对加速度计 零偏、标度因数误差和安装误差加以辨识。
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§10.2 惯性导航系统的测试与标定
2、惯性导航系统测试的主要流程
2.1 静态加速度测试 将导航系统安装到水平台上，使其每个敏感轴分别指向 上和下(六位置测试) ，有可能得到相对于一组基准安装面的 加速度计零偏、标度因数误差和敏感轴安装误差的估计。这 些估计值可以通过对各种组合的加速度计测量值求和及求差 计算得到。
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§10.1 加速度计测试的基本方法
1、加速度计测试概述
在进行一系列评价加速度计性能的测试之前，通常要进行初 步测试，以保证加速度计功能符合厂家的设计。 典型测试包括通电后短时间( 10min - 20min) 观测输出 以检查加温趋势并确定产生输出信号的加速度阈值的大小。 可以采用精密分度头沿着敏感器的输入轴施加小的加速度。