加速度计初始校准方法分析+文献综述(2)
时间:2018-05-19 15:46 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
在20世纪40年代，德国人裴纳蒙德创造性地研制出了积分线加速度计，并且成功地将其应用在了世界上第一枚V-2飞弹上，极大提高了飞弹的命中率。因此开辟了惯性导航、惯性制导以及惯性加速度计的发展历史，并且成为了惯性技术发展史上一个重大的里程碑。在此后的约半个世纪里，因为航天以及航空等众多行业急迫地需要惯性量测器件，各式新型的加速度计也因此诞生，它们的性能以及精度也有了一个极大的完善和提高。例如，气浮陀螺式加速度计在50年代被研发出来；挠性摆、液浮摆式伺服加速度计在60年代中期进行研发，紧跟着振梁式和静电加速度计也开始有了发展；在70年代，加速度计以新材料、新构造以及新技术进行研发，其种类日新月异；由于MEMS技术在80年代的巨大飞跃，为加速度计的研发注入了大量的新颖灵感，同时也促使了MEMS加速度计的产生，对于惯性技术的发展来说又是一个重大的里程碑【2】。 在弹箭制导过程中，各种数据的测量是必不可少的，而对于弹箭的平移运动加速度的测量，加速度计扮演着不可或缺的角色。自从问世以后，作为一种关键的测量仪器，加速度计总是在制导以及导航系统里得到大量运用。各种类型的加速度计虽然特点各不相同，但价格较昂贵，大多用于军事和航空领域上，而其他的领域对它甚少问津，直至MEMS加速度计的问世这种情况才发生改变。MEMS加速度计，以微机械加工工艺和集成电路工艺为制作基础，其质量小、能抗高的过载、制作费不高、容易集成而且能够大量生产。因为其众多优势，不但用作MIMU的主要元件，在其他的众多领域也得到大量运用。研发高精度的MEMS加速度计也被当作各方的关注重点【3】。 加速度计同时作为一种校准器件，其对于制导系统动态性能的校准有着不可缺少的作用。然而在实际的工程应用中，加速度计存在着安装误差、非正交误差、非线性误差和零点漂移等各种各样的影响因素，这些影响因素大大地降低了实际加速度计设备的性能。为了对飞行器等进行精确的导航，必须尽量降低加速度计的量测误差同时提高其精度等。以便尽可能减小包含MEMS加速度计的零点漂移误差、非正交误差以及安装误差等在内的量测误差，就必须对上述的各种误差进行校正和补偿，也即对加速度计进行校准，以提高导航、制导的精度。 本文比较分析MEMS加速度计众多校正方式的优势与不足，而后选择一种相对较好的校正方法，校正此类加速度计的误差。旨在对加速度计的初始校准有一个更深刻的理解，并且对加速度计校准方法的发展进行了展望。 1.2 加速度计飞行测试的国内外研究现状 自加速度计面世之后，其种类便日新月异。但随着MEMS技术的迅猛发展，一种新型的加速度计——MEMS加速度计也应运而生。MEMS加速度计因其众多优点而受到很大的重视并得到广泛的运用，尤其体现在军事、制导领域。因此，本文展示的校准方案是相对于三轴加速度计而言。 1.2.1 三轴MEMS加速度计的国内外研究现状 1959年，著名的物理学家R. Feynman在其演讲中提出了微机械的假想，对于MEMS技术的研究也便由此展开。在1977年，R. Feynman的设想得以实现，世界第一只MEMS加速度计诞生于美国斯坦福大学[4]。自此，MEMS加速度计在制导、导航方面的运用也成了重点的研究方向，其种类日新月异，性能有了很大的提高。 国外对MEMS加速度的研究起步比较早，但在早前的大部分时候都是研究单轴的加速度计。随着市场的需求等，对三轴MEMS加速度计的研究正在稳步的推进。以下是西方发达国家的一些公司研发的三轴MEMS加速度计产品。 (责任编辑：qin) |