CN111044079B - 一种惯性测量单元的测试方法和测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种惯性测量单元的测试方法和测试仪，该测试方法包括：将待测试惯性测量单元放置于平板系统上，对待测试惯性测量单元进行基本性能测试；当待测试惯性测量单元基本性能测试不合格，将待测试惯性测量单元放置于转台系统上，对待测试惯性测量单元进行精度测试，并定位待测试惯性测量单元故障；当定位待测试惯性测量单元故障之后，进行参数标定和写入，完成对待测试惯性测量单元的校正。本发明能够实现惯性测量单元的快速维护、故障诊断和误差模型参数修正，有效降低了惯性测量单元的测试、维护时间及工作量。
Description
技术领域
本发明属于导航制导与控制技术领域，尤其涉及一种惯性测量单元的测试方法和测试仪。
背景技术
惯性测量单元是导航系统的重要单机，若发生故障或超差，将直接影响导航系统的功能和性能。以往用户级的惯性测量单元维护通常未对维护进行分级，且无自动检测和误差标定功能，对惯性测量单元的测试、维护工作较为繁琐。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种惯性测量单元的测试方法和测试仪，能够实现惯性测量单元的快速维护、故障诊断和误差模型参数修正，有效降低了惯性测量单元的测试、维护时间及工作量。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种惯性测量单元的测试方法，包括：
将待测试惯性测量单元放置于平板系统上，对待测试惯性测量单元进行基本性能测试；
当待测试惯性测量单元基本性能测试不合格，将待测试惯性测量单元放置于转台系统上，对待测试惯性测量单元进行精度测试，并定位待测试惯性测量单元故障；
当定位待测试惯性测量单元故障之后，进行参数标定和写入，完成对待测试惯性测量单元的校正。
在上述惯性测量单元的测试方法中，将待测试惯性测量单元放置于平板系统上，对待测试惯性测量单元进行基本性能测试，包括：将待测试惯性测量单元放置于平板系统上，通过测试仪控制柜对待测试惯性测量单元进行数据信息采集，得到第一数据采集结果；根据第一数据采集结果对待测试惯性测量单元进行基本性能测试。
在上述惯性测量单元的测试方法中，将待测试惯性测量单元放置于转台系统上，对待测试惯性测量单元进行精度测试，并定位待测试惯性测量单元故障，包括：将待测试惯性测量单元放置于转台系统上，控制转台系统转动；在待测试惯性测量单元随转台系统转动过程中，通过测试仪控制柜对待测试惯性测量单元进行数据信息采集，得到第二数据采集结果；根据第二数据采集结果对待测试惯性测量单元进行精度测试；根据精度测试结果，定位待测试惯性测量单元故障。
在上述惯性测量单元的测试方法中，进行参数标定和写入，完成对待测试惯性测量单元的校正，包括：将待测试惯性测量单元放置于转台系统上，控制转台系统转动；在待测试惯性测量单元随转台系统转动过程中，通过测试仪控制柜对待测试惯性测量单元进行数据信息采集，得到第三数据采集结果；根据第三数据采集结果，计算得到待测试惯性测量单元误差模型参数，并写入待测试惯性测量单元，实现对待测试惯性测量单元的误差校正。
在上述惯性测量单元的测试方法中，基本性能测试，包括：功能测试、异常测试、加速度计零偏测试和陀螺零偏测试；
功能测试包括如下指标：加速度合成值和角速度合成值；
异常测试包括如下指标：数据完整性、加速度跳数和角速度跳数；
加速度计零偏测试包括如下指标：加速度计零偏值Ⅰ和加速度计零偏稳定性；
陀螺零偏测试包括如下指标：陀螺零偏值Ⅰ和陀螺零偏稳定性。
在上述惯性测量单元的测试方法中，当加速度合成值<g0±15mg、角速度合成值<75deg/h、数据完整无丢帧、加速度跳数<1.2m/s2、角速度跳数<0.5deg/s、加速度计零偏值Ⅰ<10mg、加速度计零偏稳定性<10mg、陀螺零偏值Ⅰ<24deg/h、陀螺零偏稳定性<24deg/h时，基本性能测试合格；其中，g0表示当地重力加速度。
在上述惯性测量单元的测试方法中，精度测试，包括：加速度计零偏测试、加速度计标度因数测试、陀螺零偏测试和陀螺标度因数测试；
加速度计零偏测试包括如下指标：加速度计零偏值Ⅱ；
加速度计标度因数测试包括如下指标：加速度计标度因数的非线性度和耦合误差；
陀螺零偏测试包括如下指标：陀螺零偏值Ⅱ；
陀螺标度因数测试包括如下指标：陀螺标度因数的非线性度和耦合误差。
在上述惯性测量单元的测试方法中，当加速度计零偏值Ⅱ<10mg、加速度计标度因数的非线性度<0.3％、加速度计标度因数的耦合误差<35角分、陀螺零偏值Ⅱ<24deg/h、陀螺标度因数的非线性度<1％、陀螺标度因数的耦合误差<35角分时，精度测试合格；否则，精度测试不合格，并定位相应的故障。
相应的，本发明还公开了一种惯性测量单元的测试仪，包括：平板系统、转台系统和测试仪控制柜；
平板系统，用于在进行基本性能测试时，承载待测试惯性测量单元；
转台系统，用于在进行精度测试、以及参数标定和写入时，承载待测试惯性测量单元；
测试仪控制柜分别与平板系统和转台系统连接，用于实现对待测试惯性测量单元数据信息的采集和转台系统的控制，完成对待测试惯性测量单元的基本性能测试、精度测试、以及参数标定和写入。
本发明具有以下优点：
(1)本发明公开了一种惯性测量单元的测试方案，能够实现惯性测量单元的快速维护、故障诊断和误差模型参数修正；采用三级维护，有效降低了惯性测量单元的测试、维护时间及工作量。
(2)本发明公开了一种惯性测量单元的测试方案，简化了测试和标定操作，降低了人为误操作风险。
附图说明
图1是本发明实施例中一种惯性测量单元的测试方法的步骤流程图；
图2是本发明实施例中一种惯性测量单元的测试仪的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。
实施例1
如图1，在本实施例中，该惯性测量单元的测试方法，包括：
步骤101，将待测试惯性测量单元放置于平板系统上，对待测试惯性测量单元进行基本性能测试。
在本实施例中，可以将待测试惯性测量单元放置于平板系统上，通过测试仪控制柜对待测试惯性测量单元进行数据信息采集，得到第一数据采集结果；根据第一数据采集结果对待测试惯性测量单元进行基本性能测试。其中，需要采集的数据信息包括但不仅限于：待测试惯性测量单元帧计数信息、三轴陀螺仪角速度信息和三轴加速度计加速度信息。
表1
由表1可见，在本实施例中，基本性能测试包括但不仅限于：功能测试、异常测试、加速度计零偏测试和陀螺零偏测试。其中，功能测试包括如下指标：加速度合成值和角速度合成值，异常测试包括如下指标：数据完整性、加速度跳数和角速度跳数。加速度计零偏测试包括如下指标：加速度计零偏值Ⅰ和加速度计零偏稳定性。陀螺零偏测试包括如下指标：陀螺零偏值Ⅰ和陀螺零偏稳定性。
其中，当加速度合成值<g0±15mg、角速度合成值<75deg/h、数据完整无丢帧、加速度跳数<1.2m/s2、角速度跳数<0.5deg/s、加速度计零偏值Ⅰ<10mg、加速度计零偏稳定性<10mg、陀螺零偏值Ⅰ<24deg/h、陀螺零偏稳定性<24deg/h时，基本性能测试合格。g0表示当地重力加速度。
此外，表1还给出了不合格时的具体处理方案，在此不再一一赘述。
步骤102，当待测试惯性测量单元基本性能测试不合格，将待测试惯性测量单元放置于转台系统上，对待测试惯性测量单元进行精度测试，并定位待测试惯性测量单元故障。
在本实施例中，可以将待测试惯性测量单元放置于转台系统上，控制转台系统转动；在待测试惯性测量单元随转台系统转动过程中，通过测试仪控制柜对待测试惯性测量单元进行数据信息采集，得到第二数据采集结果；根据第二数据采集结果对待测试惯性测量单元进行精度测试；根据精度测试结果，定位待测试惯性测量单元故障。
表2
由表2可见，在本实施例中，精度测试包括但不仅限于：加速度计零偏测试、加速度计标度因数测试、陀螺零偏测试和陀螺标度因数测试。其中，加速度计零偏测试包括如下指标：加速度计零偏值Ⅱ。加速度计标度因数测试包括如下指标：加速度计标度因数的非线性度和耦合误差。陀螺零偏测试包括如下指标：陀螺零偏值Ⅱ。陀螺标度因数测试包括如下指标：陀螺标度因数的非线性度和耦合误差。
其中，当加速度计零偏值Ⅱ<10mg、加速度计标度因数的非线性度<0.3％、加速度计标度因数的耦合误差<35角分、陀螺零偏值Ⅱ<24deg/h、陀螺标度因数的非线性度<1％、陀螺标度因数的耦合误差<35角分时，精度测试合格；否则，精度测试不合格，并定位相应的故障。
此外，表2还给出了不合格时的具体处理方案，在此不再一一赘述。
步骤103，当定位待测试惯性测量单元故障之后，进行参数标定和写入，完成对待测试惯性测量单元的校正。
在本实施例中，可以将待测试惯性测量单元放置于转台系统上，控制转台系统转动；在待测试惯性测量单元随转台系统转动过程中，通过测试仪控制柜对待测试惯性测量单元进行数据信息采集，得到第三数据采集结果；根据第三数据采集结果，计算得到待测试惯性测量单元误差模型参数，并写入待测试惯性测量单元，实现对待测试惯性测量单元的误差校正。
实施例2
在上述实施例的基础上，如图2，本发明还公开了一种惯性测量单元的测试仪，包括：平板系统、转台系统和测试仪控制柜。其中，平板系统，用于在进行基本性能测试时，承载待测试惯性测量单元；转台系统，用于在进行精度测试、以及参数标定和写入时，承载待测试惯性测量单元；测试仪控制柜分别与平板系统和转台系统连接，用于实现对待测试惯性测量单元数据信息的采集和转台系统的控制，完成对待测试惯性测量单元的基本性能测试、精度测试、以及参数标定和写入。
实施例3
以某型制导弹药用光纤惯性测量单元的定期维护为例，结合惯性测量单元测试仪的维护步骤如下：
1)将待维护惯性测量单元从弹体中拆下。
2)将待维护惯性测量单元置于平板系统上。
3)开始基本性能测试，测试仪控制柜采集惯性测量单元数据，评估待维护惯性测量单元的基本性能，基本性能测试结果如表3所示：
表3
4)从表3可以看出，基本性能测试中Z轴陀螺仪零偏Ⅰ异常，按照上述表1所示的处理方式，需要进行精度测试定位故障。
5)将惯性测量单元安装于转台系统，测试仪控制转台运动并采集被测惯性测量单元数据信息，计算惯性测量单元陀螺仪和加速度计的零偏Ⅱ、非线性度、耦合误差。经精度测试，确定Z轴陀螺仪零偏Ⅱ为46.39deg/h，超过指标要求，依据上述表2所示的不合格处理方式，开展参数标定与写入测试。
6)在参数标定与写入中测试仪控制柜采集被测惯性测量单元数据信息并控制转台运动，计算误差模型参数(包含陀螺仪和加速度计的零偏、标度因数以及耦合误差)，并写入到惯性测量单元中。
7)重复步骤4～5，验证惯性测量单元的各项技术指标均满足要求，标定后的Z轴陀螺零偏Ⅱ为0.74deg/h，指标合格，完成本次惯性测量单元维护。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (2)
1.一种惯性测量单元的测试方法，其特征在于，包括：
将待测试惯性测量单元放置于平板系统上，对待测试惯性测量单元进行基本性能测试；包括：将待测试惯性测量单元放置于平板系统上，通过测试仪控制柜对待测试惯性测量单元进行数据信息采集，得到第一数据采集结果；根据第一数据采集结果对待测试惯性测量单元进行基本性能测试；其中，基本性能测试，包括：功能测试、异常测试、加速度计零偏测试和陀螺零偏测试；功能测试包括如下指标：加速度合成值和角速度合成值；异常测试包括如下指标：数据完整性、加速度跳数和角速度跳数；加速度计零偏测试包括如下指标：加速度计零偏值Ⅰ和加速度计零偏稳定性；陀螺零偏测试包括如下指标：陀螺零偏值Ⅰ和陀螺零偏稳定性；当加速度合成值<g0±15mg、角速度合成值<75deg/h、数据完整无丢帧、加速度跳数<1.2m/s2、角速度跳数<0.5deg/s、加速度计零偏值Ⅰ<10mg、加速度计零偏稳定性<10mg、陀螺零偏值Ⅰ<24deg/h、陀螺零偏稳定性<24deg/h时，基本性能测试合格；其中，g0表示当地重力加速度；
当待测试惯性测量单元基本性能测试不合格，将待测试惯性测量单元放置于转台系统上，对待测试惯性测量单元进行精度测试，并定位待测试惯性测量单元故障；包括：将待测试惯性测量单元放置于转台系统上，控制转台系统转动；在待测试惯性测量单元随转台系统转动过程中，通过测试仪控制柜对待测试惯性测量单元进行数据信息采集，得到第二数据采集结果；根据第二数据采集结果对待测试惯性测量单元进行精度测试；根据精度测试结果，定位待测试惯性测量单元故障；其中，精度测试，包括：加速度计零偏测试、加速度计标度因数测试、陀螺零偏测试和陀螺标度因数测试；加速度计零偏测试包括如下指标：加速度计零偏值Ⅱ；加速度计标度因数测试包括如下指标：加速度计标度因数的非线性度和耦合误差；陀螺零偏测试包括如下指标：陀螺零偏值Ⅱ；陀螺标度因数测试包括如下指标：陀螺标度因数的非线性度和耦合误差；当加速度计零偏值Ⅱ<10mg、加速度计标度因数的非线性度<0.3％、加速度计标度因数的耦合误差<35角分、陀螺零偏值Ⅱ<24deg/h、陀螺标度因数的非线性度<1％、陀螺标度因数的耦合误差<35角分时，精度测试合格；否则，精度测试不合格，并定位相应的故障；
当定位待测试惯性测量单元故障之后，进行参数标定和写入，完成对待测试惯性测量单元的校正；包括：将待测试惯性测量单元放置于转台系统上，控制转台系统转动；在待测试惯性测量单元随转台系统转动过程中，通过测试仪控制柜对待测试惯性测量单元进行数据信息采集，得到第三数据采集结果；根据第三数据采集结果，计算得到待测试惯性测量单元误差模型参数，并写入待测试惯性测量单元，实现对待测试惯性测量单元的误差校正；
基本性能测试的测试项目、指标名称、指标要求、不合格处理方式如表1所示：
表1
精度测试的测试项目、指标名称、指标要求、不合格处理方式如表2所示：
表2。
2.一种基于权利要求1所述的惯性测量单元的测试方法的测试仪，其特征在于，包括：平板系统、转台系统和测试仪控制柜；
平板系统，用于在进行基本性能测试时，承载待测试惯性测量单元；
转台系统，用于在进行精度测试、以及参数标定和写入时，承载待测试惯性测量单元；
测试仪控制柜分别与平板系统和转台系统连接，用于实现对待测试惯性测量单元数据信息的采集和转台系统的控制，完成对待测试惯性测量单元的基本性能测试、精度测试、以及参数标定和写入。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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