CN104101361B - 一种惯性平台角度传感器误差标定补偿方法 - Google Patents

一种惯性平台角度传感器误差标定补偿方法 Download PDF

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Abstract

一种惯性平台角度传感器误差标定补偿方法，本方法将安装在平台系统中框架角度传感器对应的框架轴转动到指定的位置，然后给平台系统中指定的惯性仪表陀螺仪加矩，通过给定特定的加矩电流来给出合适的加矩速率，这样通过给陀螺加矩将通过稳定回路带动平台框架之间的运动，从而得到被标定角度传感器的输出，输出中包含线性角度输出和传感器本身的误差两部分，通过线性拟合扣除线性角度输出从而得到了传感器的标定误差，对标定误差部分通过傅里叶分析得到传感器的误差模型并写入平台控制程序，从而实现了角度传感器的标定与补偿，在不利用外部转台等高精度角度基准设备的条件下实现了平台系统级的标定，提了平台测角系统的精度。

Description

一种惯性平台角度传感器误差标定补偿方法
技术领域
本发明涉及一种惯性平台角度传感器误差标定补偿方法，尤其是一种在惯性平台系统上利用了惯性器件作为基准来实现在平台系统上的框架角度传感器标定与补偿的方法，属于传感器标定领域。
背景技术
惯性平台系统使用的框架角传感器是一种双通道多极旋转变压器(以下简称传感器)，传感器存在幅值误差、正交误差和偏心误差，误差呈现出高次谐波和低次谐波的规律，可以根据这些误差特性对传感器进行误差建模，然后通过对传感器标定得到传感器的误差数据，通过数据处理的方法估计出传感器误差模型中的误差系数从而实现补偿。
中国专利公开号CN101271007A，公开日是2008年9月24日，名称为“一种基于速率转台的旋转变压器测角误差的标定补偿方法”中公开了一种利用速率转台标定角度传感器的方法，该方法将被标定的角度传感器紧贴速率转台安装面进行安装，通过动态标定试验和静态标定试验及数据分析方法得到传感器的误差模型。然而现有的方法都是单表级的标定方法，具体实现是通过利用外部高精度的角度基准速率转台来逐点标定误差。这种方法的缺点是速率转台作为重要的标定设备价格昂贵，标定操作复杂，标定测试周期长，对标定传感器在转台上的安装要求高，最重要的是测试标定环境属于单表级的标定，而传感器补偿后使用环境属于系统级，造成了传感器标定环境和使用环境的不一致，这将导致传感器由于再次安装在平台系统中而导致传感器本身误差大小发生变化，从而使得按照单表标定得到的模型去补偿在平台系统中使用的传感器的补偿效果变差，甚至出现补偿错误现象。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足之处，提供一种基于惯性基准的平台系统角度传感器误差标定补偿方法，标定中不需要借助外部高精度速率转台等辅助设备，完全利用平台系统自身特有的功能来完成在平台上的标定，操作简单，标定周期短，保证了标定环境和使用环境的一致。
本发明的技术解决方案是：
一种惯性平台角度传感器误差标定补偿方法，包括步骤如下：
(1)惯性平台系统通电至正常工作，惯性平台系统将被标定的角度传感器所在的平台框架轴旋转到指定竖直位置并保持其在方位锁定状态，另外两个平台框架轴通过调平回路进行水平调平使其位于水平位置；
(2)通过恒流源给惯性平台系统竖直方位的陀螺力矩器加入指定大小的恒定电流，陀螺将通过稳定回路带动锁定在竖直方位的平台框架运动，被标定角度传感器产生连续角度输出，惯性平台系统采集记录被标定角度传感器的输出角度数据；
(3)从被标定角度传感器输出的角度数据中找到最接近被标定角度传感器0度的点作为起点A，最接近360度的点作为终点B，将AB之间的角度数据进行一次线性拟合；
(4)利用AB之间的角度数据减去步骤(3)一次线性拟合的角度数据得到被标定角度传感器一个机械周期内的标定误差，对标定误差进行傅里叶分析得到被标定角度传感器误差模型中的误差系数进而得到误差模型；
(5)将被标定角度传感器的误差系数写入惯性平台系统控制程序，对惯性平台系统工作时实时采集到的平台系统框架角度输出按步骤(4)中得到的误差模型进行补偿，从而提高平台系统的测角精度。
所述惯性平台系统通过自身任意位置转位功能将惯性平台系统的框架轴锁定在竖直位置和水平位置。
所述被标定角度传感器所在的平台框架轴在竖直位置通过平台系统方位锁定回路进行方位锁定，锁定精度和锁定位置不受限制；另外两个平台框架轴利用惯性平台系统的加速度计通过平台系统调平回路进行水平调平，调平精度小于等于0.5度。
所述步骤(2)中启动恒流源的时间为在调平回路稳定后，恒定电流的稳定度为10-5、大小为50毫安，被标定角度传感器的采样周期为2毫秒，通过观测平台测试数据保证被标定角度传感器完整转过至少一圈即可关闭恒流源输入。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明实现了在平台系统上对平台框架角度传感器的标定，不需要借助外部高精度转台等辅助设备，标定中只需要在平台系统现有功能基础上增加具有一定精度的外部恒流源模块，操作简单，标定周期短，保证了标定环境和角度传感器的使用环境一致，从而保证了标定补偿效果，极大地提高了平台系统的测角精度。
(2)本发明采用平台框架轴锁定在竖直位置能够保证角度传感器的角度输出在地球自转天向分量和天向陀螺系统漂移引起仍然是线性的。
附图说明
图1为本发明惯性系统示意图；
图2为本发明方法流程图；
图3为本发明角度传感器标定误差；
图4为本发明角度传感器误差模型；
图5为本发明角度传感器补偿后的残差。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的描述。
如图1所示，本发明所采用的角度传感器误差标定系统包括惯性平台系统、平台电路箱、平台测试机柜和恒流源，其中，惯性平台系统又包括角度传感器、陀螺以及陀螺力矩器和加速度计；将惯性平台系统、平台电路箱和恒流源放置于水平大理石台面上，电路箱与惯性平台系统相连，用于给惯性平台系统供电及控制与监测平台本体的正常运行，平台测试机柜与平台电路箱相连，用来给平台发控制指令以及显示平台的运行情况，恒流源的输出与惯性平台系统的对应陀螺仪力矩器相连，用于标定平台角度传感器。
如图2所示，本发明一种惯性平台角度传感器误差标定补偿方法具体步骤如下：
(1)惯性平台系统通电至正常工作，惯性平台系统将被标定的角度传感器所在的平台框架轴旋转到指定竖直位置并保持其在方位锁定状态(平台框架轴锁定在竖直位置能够保证角度传感器的角度输出在地球自转天向分量和天向陀螺系统漂移引起仍然是线性的)，另外两个平台框架轴通过调平回路进行水平调平使其位于水平位置(惯性平台系统通过自身任意位置转位功能将惯性平台系统的框架轴锁定在竖直位置和水平位置)；
平台系统需具有任意位置转位功能、方位锁定功能、调平功能以及采集角度传感器输出的功能，通过平台测试机柜给平台发出通电指令，直到平台正常工作，通过测试机柜发出平台任意位置转位指令，将被标定角度传感器所在的平台框架轴旋转到竖直方位，然后执行方位锁定的功能，锁定精度和锁定位置不受限制，另外两个平台框架轴利用惯性仪表加速度计来保持调平锁定状态，调平精度在0.5度之内即可(两个平台框架轴保持在水平状态用来保证被标定角度传感器所在的平台框架轴在竖直方位)，保证水平轴调平稳定(本发明中调平稳定时刻的判断是通过测试机柜来检测调平回路的状态)
(2)通过恒流源给惯性平台系统竖直方位的陀螺力矩器加入指定大小的恒定电流，陀螺将通过稳定回路带动锁定在竖直方位的平台框架运动，被标定角度传感器产生连续角度输出，惯性平台系统采集记录被标定角度传感器的输出角度数据；
启动恒流源的时间为在调平回路稳定后，恒定电流的稳定度为10-5、大小为50毫安，被标定角度传感器的采样周期为2毫秒，通过观测平台测试数据保证被标定角度传感器完整转过至少一圈即可关闭恒流源输入；
采用的恒流源的电流精度和平台方位陀螺的随机漂移大小将决定整个标定过程的精度水平，本发明实例的恒流源采用FLUCK公司的5700型高精度校准源，能提供50-100毫安任意电流，电流稳定性高达10-5，电流大小和精度能满足标定要求，平台系统采用高精度三浮陀螺仪，陀螺随机漂移很小能满足标定要求。本发明采用的加矩电流为50毫安，对传感器输出的采样周期为2毫秒，角度传感器的轴角转换电路对恒定角速度输入不存在跟踪误差，加入恒定电流后通过测试机柜监测方位角度传感器所转过的角度，当具有最少一个机械周期内完整数据后即可切断恒流源输入，完成此传感器的角度采集，本发明中标定一个轴传感器的时间在5分钟之内。
(3)从被标定角度传感器输出的角度数据中找到最接近被标定角度传感器0度的点作为起点A，最接近360度的点作为终点B，将AB之间的角度数据进行一次线性拟合(由于恒流源指令加矩电流、地球自转投影分量和竖直方位陀螺系统漂移而引起的角度线性增加部分，所以对数据进行一次线性拟合)；
(4)如图3、4所示，利用AB之间的角度数据减去步骤(3)一次线性拟合的角度数据得到被标定角度传感器一个机械周期内的标定误差，对标定误差进行傅里叶分析得到被标定角度传感器误差模型中的误差系数进而得到误差模型(将标定误差利用傅里叶方法进行分析，得到传感器一个机械周期内不同谐波次数下对应的幅值和相位值，挑选谐波次数中幅值较大的分量组成传感器的误差模型为：f(θ)＝∑Aicos(ωiθ+φi)，其中，ωi表示传感器的谐波次数，大小分别为1、2、32、64、128和256，Ai和φi分别表示对应谐波的幅值和相位)。
(5)将被标定角度传感器的误差系数写入惯性平台系统控制程序，对惯性平台系统工作时实时采集到的平台系统框架角度输出按步骤(4)中得到的误差模型进行补偿，从而提高平台系统的测角精度。
在平台系统控制程序的定时中断服务程序中采集平台框架角度实时输出值θ，将输出值代入误差模型f(θ)中得到补偿的误差值，将补偿后的值θ-f(θ)作为角度传感器的输出值用于平台系统的调节和控制，从而提高平台系统的测角精度，如图5所示，角度传感器的精度得到了很大提高。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种惯性平台角度传感器误差标定补偿方法，其特征在于步骤如下：
(1)惯性平台系统通电至正常工作，惯性平台系统将被标定的角度传感器所在的平台框架轴旋转到指定竖直位置并保持其在方位锁定状态，另外两个平台框架轴通过调平回路进行水平调平使其位于水平位置；
(2)通过恒流源给惯性平台系统竖直方位的陀螺力矩器加入指定大小的恒定电流，陀螺将通过稳定回路带动锁定在竖直方位的平台框架运动，被标定角度传感器产生连续角度输出，惯性平台系统采集记录被标定角度传感器的输出角度数据；
(3)从被标定角度传感器输出的角度数据中找到最接近被标定角度传感器0度的点作为起点A，最接近360度的点作为终点B，将AB之间的角度数据进行一次线性拟合；
(4)利用AB之间的角度数据减去步骤(3)一次线性拟合的角度数据得到被标定角度传感器一个机械周期内的标定误差，对标定误差进行傅里叶分析得到被标定角度传感器误差模型中的误差系数进而得到误差模型；
(5)将被标定角度传感器的误差系数写入惯性平台系统控制程序，对惯性平台系统工作时实时采集到的平台系统框架角度输出按步骤(4)中得到的误差模型进行补偿，从而提高平台系统的测角精度。
2.根据权利要求1所述的一种惯性平台角度传感器误差标定补偿方法，其特征在于：所述惯性平台系统通过自身任意位置转位功能将惯性平台系统的框架轴锁定在竖直位置和水平位置。
3.根据权利要求1所述的一种惯性平台角度传感器误差标定补偿方法，其特征在于：所述被标定角度传感器所在的平台框架轴在竖直位置通过平台系统方位锁定回路进行方位锁定，锁定精度和锁定位置不受限制；另外两个平台框架轴利用惯性平台系统的加速度计通过平台系统调平回路进行水平调平，调平精度小于等于0.5度。
4.根据权利要求1所述的一种惯性平台角度传感器误差标定补偿方法，其特征在于：所述步骤(2)中加入指定大小的恒定电流的时间为在调平回路稳定后，恒定电流的稳定度为10-5、大小为50毫安，被标定角度传感器的采样周期为2毫秒，通过观测平台测试数据保证被标定角度传感器完整转过至少一圈即可关闭恒流源输入。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105587310B (zh) * 2014-11-14 2018-11-16 中国航空工业第六一八研究所 一种陀螺测斜仪内部电磁干扰误差的标定方法
CN105371868A (zh) * 2015-11-13 2016-03-02 北京航天控制仪器研究所 一种惯性稳定平台系统加速度计组合误差标定和补偿方法
CN107084744B (zh) * 2017-03-30 2019-12-20 北京航天控制仪器研究所 一种惯性平台系统陀螺仪力矩器系数标定方法
CN108613684B (zh) * 2018-04-27 2021-07-09 北京航天控制仪器研究所 三浮平台系统的定基座框架角精度测试方法
CN109361295B (zh) * 2018-10-16 2019-08-16 天津津航技术物理研究所 基于高阶多项式的霍尔元件测角解角补偿方法
CN111245304B (zh) * 2018-11-29 2021-08-20 安徽美芝精密制造有限公司 补偿方法、补偿装置、电机和存储介质
CN109471458A (zh) * 2018-12-15 2019-03-15 东北林业大学 一种自调平结构误差偏角补偿方法
CN111400842B (zh) * 2018-12-17 2023-08-15 北京华航无线电测量研究所 一种高精度框架角补偿方法
CN110030998A (zh) * 2019-04-23 2019-07-19 北京航天自动控制研究所 一种动基座平台斜调平矩阵计算方法、装置以及存储介质
CN110262331B (zh) * 2019-06-12 2020-08-14 北京航天控制仪器研究所 一种适应动基座标定的多模式陀螺加矩及瞄准接口电路
CN111256744B (zh) * 2020-02-27 2021-06-29 苏州海之博电子科技有限公司 一种线性输出位置传感器标定方法
CN112202383B (zh) * 2020-08-21 2022-03-04 北京控制工程研究所 一种基于同频陷波器的旋变谐波误差软件自补偿系统
CN114235005B (zh) * 2021-11-23 2023-08-29 北京航天控制仪器研究所 一种适用于长期加电下快速更新六项陀螺仪诸元方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6498996B1 (en) * 1999-08-04 2002-12-24 Honeywell International Inc. Vibration compensation for sensors
CN201053873Y (zh) * 2006-12-28 2008-04-30 中国航天时代电子公司第十六研究所 一种速率陀螺阻尼比测试电路
JP5239587B2 (ja) * 2008-07-29 2013-07-17 日本電気株式会社 センサ誤差補正装置及び方法、傾斜測定装置並びにアンテナ制御システム
CN103134521B (zh) * 2013-02-20 2015-05-27 哈尔滨工程大学 一种平台惯导任意方位失准角下的快速对准方法

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