Análisis y selección de parámetros 1-IMU.

1. Análisis de parámetros
1.giroscopio giroscopio
1.1d índice de error dinámico
(1) rango dinámico/escala completa: se refiere al rango. Cuanto mayor sea el rango, mayor será el error absoluto.
(2) Montado en el vehículo: use 500 grados/ rango s
(3) UAV: ​​use un rango de 2000 grados/s

 (2) Factor de escala de sensibilidad Sensibilidad: a veces expresa directamente la sensibilidad, que se refiere al valor de diseño del factor de escala (factor de escala) del dispositivo inercial.

Su unidad es LSB/°/sec o LSB/(°/sec). LSB se refiere al bit menos significativo (Least Significant Bit) de la salida digital del sensor. Su función: Cómo convertir la salida digital del dispositivo en velocidad angular del giroscopio 
, esto es un poco como el bit menos significativo del factor de escala en mensajes de navegación como toc es 16 (la cuarta potencia de 2), es decir, el valor obtenido debe multiplicarse por 16

(3) El error del valor inicial del factor de escala de sensibilidad Factor de escala de tolerancia inicial

(4) Repetibilidad : se refiere a la repetibilidad del factor de escala giroscópica en potenciadores sucesivos (otra forma de decirlo es la inconsistencia del sesgo cero de dispositivo inercial cuando se enciende en diferentes tiempos (nivel de repetición). Este es el indicador de error clave.

El error es 1sigma 0,3%, que es relativamente grande. 2sigma 0,6%
(5) Variación del factor de escala de sensibilidad sobre temperatura /error sobre temperatura El error de temperatura total del factor de escala: se refiere al factor de escala dentro del rango de temperatura de funcionamiento nominal El cambio relativo del factor de escala con respecto a la temperatura ambiente (25°C) La sensibilidad del factor de escala de reacción a la temperatura 0,005% se considera no muy sensible a la temperatura.

(6) Sensibilidad del eje transversal/ Error de desalineación : se refiere al error no ortogonal de los tres ejes del giroscopio.

(7) No linealidad: La no linealidad es el error residual después de ajustar la línea recta a escala completa. Se considera satisfactorio un 0,1% (1 milésima).

 1.2 Índice de error estático:
(1) Tolerancia ZRO inicial: Error de polarización cero (error constante)
0,5 grados/s = 1800 grados/h

 (2) Variación de ZRO frente a temperatura/ error sobre temperatura : el cambio relativo de la polarización cero dentro del rango de temperatura de funcionamiento nominal en relación con la polarización cero a temperatura ambiente (25 °C). Refleja la sensibilidad de la polarización cero en relación con la temperatura. 0,02°/s Se puede convertir a 72°/h, lo que demuestra que la polarización del giroscopio es sensible a la temperatura.

(3) Repetibilidad de sesgo : similar a la repetibilidad del factor de escala anterior, es un indicador de precisión importante. Su grado de cambio después de trabajar durante mucho tiempo. 0,4°/seg es muy grande y se convierte a 1440°/h. En navegación combinada, la IMU es independiente. El tiempo de trabajo no es muy largo. Por ejemplo, se necesitan de unos minutos a 10 minutos para atravesar un túnel. 0,4°/seg=24°/min. Afortunadamente, cuando se utiliza para GNSS/INS
. Navegación integrada, este tipo de cambio lento o sin cambios en un solo uso. El componente de error de sesgo se puede estimar y compensar en línea mediante el algoritmo de navegación integrado y tiene poco impacto en el rendimiento del sistema.

Otra explicación:
se refiere a la estabilidad de la deriva del cero. Por ejemplo, dentro de un cierto rango de temperatura, la deriva del cero puede permanecer sin cambios después de usarse durante un período de tiempo. Por ejemplo, 0,07 grados/s: hay 0,07 grados por segundo. Error , el error en 1 hora = 0,07 grados*3600 = 252 grados/h. La deriva del cero se puede calibrar en la aplicación. Por ejemplo, si la deriva del cero es 1 grado, entonces la deriva del cero se resta 1 grado y se calibra a 0 grados. Pero después de usarlo por un tiempo, Linghua aparece nuevamente. La repetibilidad mide esta estabilidad.
Este indicador se utiliza en este escenario: si es imposible calibrar el decalaje de cero e integrarlo para calcular el ángulo, debe prestar atención a este indicador, cuanto menor sea el valor, mejor.

 (4) Estabilidad de sesgo en ejecución: inestabilidad de sesgo en un solo encendido (inestabilidad de sesgo usando la varianza de Allan),

Otro término es estabilidad de polarización, que es cuánto tiempo ha estado funcionando el giroscopio y cuánto se ha desviado. Generalmente se expresa en grados/h. <10 grados/h se considera mejor.

(5) Caminata aleatoria angular: Caminata aleatoria angular ARW, que en realidad es la velocidad angular de ruido blanco emitida por el giroscopio
0,15 grados/sqrt (h) = 0,15/60 grados/s/sqrt (Hz) = 0,0025 grados/s/sqrt (Hz) es relativamente pequeño

(6) Efecto de aceleración lineal: la sensibilidad de aceleración del giro giroscópico, 0,009°/seg/g, se puede convertir en 32,4°/h/g, que no es demasiado pequeña y no se puede ignorar.

(7) Densidad espectral de ruido de velocidad: Densidad espectral de potencia de ruido, que tiene el mismo significado que ARW (algunos datos están etiquetados como densidad espectral de potencia y otros están etiquetados como ARW)

(8) Ruido RMS total Amplitud de ruido Valor RMS : y ARM representan ambos ruido blanco, esto se refiere a la amplitud del ruido, que se puede convertir mediante la fórmula RMS=ARW*sqrt(BW) donde BW es el ancho de banda (

9) Respuesta del filtro de paso bajo/ancho de banda de 3 dB: ancho de banda

(10) Frecuencia resonante del sensor/ Frecuencias mecánicas del giroscopio : se refiere a la frecuencia resonante de la estructura mecánica de microsilicio dentro del giroscopio. Cuanto mayor sea la frecuencia, mejor, de modo que la estructura de detección interna no se vea fácilmente perturbada por ondas sonoras (como como silbatos) o impactos bruscos en el medio ambiente.

2. acelerómetro acelerómetro
2.1 índice de error dinámico
(1) Rango de escala completa: rango de rango

 (2) Factor de escala de sensibilidad: factor de escala

(3) Tolerancia inicial del factor de escala de sensibilidad: Sesgo cero del factor de escala

(4) Cambio de sensibilidad frente a temperatura/ error sobre temperatura: Error de temperatura total del factor de escala (escala)
(5) Repetibilidad: 0,2 % o dos milésimas, generalmente

(6 ) Error de sensibilidad/desalineación del eje transversal :  (7) No linealidad:

 2.2 Índice de error estático
(1) Tolerancia inicial : sesgo cero

(2) Cambio de nivel de gravedad cero frente a temperatura

(3) Repetibilidad: La repetibilidad sin polarización del acelerómetro es de 1,4 mg, lo cual es muy sorprendente y es un nivel táctico típico.

 

(4) Estabilidad del sesgo en funcionamiento: 3,6 ug es lo suficientemente pequeño

 

(5) Caminata aleatoria de velocidad: Caminata aleatoria de velocidad VRW, el acelerómetro genera un ruido blanco relativamente fuerte, el nivel de ruido es muy pequeño y el nivel táctico es
0,012 m/seg/sqrt(hr) = 0,0002 m/s/sqrt(s )= 0,0002 m/s^2/sqrt(Hz) = 20ug/sqrt(Hz)

 

(6) Error sobre la temperatura: el error de polarización de temperatura total del acelerómetro es de solo 1 mg (1 σ), lo que se considera muy estable a nivel táctico.

 

(7) Ruido de salida/Ruido RMS total: Valor RMS de amplitud del ruido

 

(8) Densidad de ruido:

 

(9)Ancho de banda de 3 dB:

 

(10)Frecuencia resonante del sensor:   

 2. Cómo elegir Cómo elegir
los dispositivos IMU depende principalmente del error de polarización cero: el error cero incluye error constante, error de polarización cero a temperatura máxima, repetibilidad de polarización cero y estabilidad de polarización cero (1) Polarización cero constante (tolerancia inicial)
: se refiere Después de producir el dispositivo, tiene un valor fijo de polarización cero, que puede compensarse en el uso real. Por ejemplo, al promediar unos pocos segundos de datos estáticos durante el proceso de inicio inicial, la mayoría (2) de temperatura completa
cero- Se pueden deducir errores de polarización ( Error sobre temperatura ): se refiere al cambio en la polarización cero del dispositivo inercial en relación con la polarización cero de la temperatura ambiente dentro de su rango de temperatura de funcionamiento nominal (3
) Repetibilidad de polarización cero: se refiere al grado de no polarización. -Repetición de la polarización cero del dispositivo inercial cuando se enciende en diferentes momentos, es fácil de entender. Esperamos que el valor de compensación cero sea el mismo cada vez que se enciende la alimentación, de modo que la compensación cero El valor es una constante, pero en realidad es imposible que el valor de compensación cero sea el mismo cada vez que se enciende la alimentación, a veces es el mismo pero a veces es diferente, por lo que este indicador refleja el grado de no repetición. Cuanto más pequeño, mejor.
(4) Estabilidad de polarización cero: estrictamente hablando, es inestabilidad de polarización cero, que se refiere al cambio de polarización cero con el tiempo después de que el dispositivo se enciende y estabiliza. Hay dos métodos de prueba: a) Método estándar
nacional
: recopila datos estáticos durante varias horas. Los datos se promedian cada 10 o 100 segundos (para suprimir la influencia del ruido blanco del dispositivo) y luego se calcula la desviación estándar de estos promedios.

b) Método de varianza de Allan: recopile datos estáticos durante un tiempo suficientemente largo (generalmente más de 10 horas, cuanto mayor sea el nivel de dispositivos, más tiempo llevará), dibuje la curva de varianza de Allan y tome el valor inferior

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