[发明专利]一种动态估算加速度计分辨率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动态估算加速度计分辨率的方法，采用双轴转台匀速旋转调制来动态估算加速度计分辨率，属于航空航天高精度惯性元件的测试技术领域。

背景技术

高精度加速度计和陀螺仪是高精度导航重要元件，同时也是组成高精度定位定向系统和重力测量系统的重要组成部分。加速度计是惯性测量单元(IMU)的重要组成部分，利用陀螺仪输出的角速度信息和加速度计输出加速度信息可以解算速度、位置、姿态等信息，完成运载体的导航、定位等功能。

目前，重力测量在资源勘探、固体潮监测等民用和科学研究方面应用广泛。航空重力测量系统的出现使得高效、大范围的重力测量成为可能。在资源勘探方面要求重力测量系统的精度优于1mGal(1mGal＝10^-5m/s²＝1μg)。

高精度加速度计也是组成重力测量系统和重力梯度测量系统的关键元件，为了实现重力测量系统优于1mGal(1mGal＝10^-5m/s²＝1μg)测量精度，则要求加速度计的分辨率要优于0.1mGal，重力梯度测量系统对加速度计测量精度的要求更高。这给惯性元器件的测试提出了更高的要求，尤其是高精度加速度计分辨率的测试。加速度计分辨率的测试一般采用倾角法来细分地球重力场作为输入加速度，对于分辨率大于0.5μg，可以使用分度头来完成重力加速度的细分。对于分辨率小于0.0001μg的加速度计，可以采用物体产生的万有引力作为输入加速度度进行测量。但是，对于分辨率从0.0001μg到0.5μg之间加速度计的测试没有好的解决方案。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种动态估算加速度计分辨率的方法。

本发明的技术解决方案是：

一种动态估算加速度计分辨率的方法，步骤如下：

(1)将加速度计安装在用于标校加速度计的双轴转台台面上形成一个刚性整体，定义加速度计安装的坐标系为东北天地理坐标系，记为oxyz，加速度计绕oy轴转动后的坐标系为ox₁y₁z₁，完成安装后，进行步骤(2)；

(2)对用于采集加速度计输出的采样频率f、双轴转台的倾斜转动角度α和匀速旋转调制角速率ω进行初始化设定，使得α∈[-0.01°，0.01°]，f＞30Hz，ω∈[5°/s，30°/s]∪[-30°/s，-5°/s]，s为秒；

(3)令加速度计以所述匀速旋转调制角速率ω绕双轴转台的旋转轴oz₁匀速旋转，通过公式δa＝(ω/(2πf))(αsin(β+γ)g₀)计算加速度计输出相邻采样点之间的加速度δa，其中，β为加速度计绕双轴转台的旋转轴oz₁转过的角度，γ为加速度计输入轴方向与双轴转台的回转轴旋转时切向加速度之间的夹角，g₀为重力加速度的天向分量；

(4)对加速度计的输出值进行数字滤波，滤波截止频率大于ω/2π，之后进入步骤(5)；

(5)根据公式ΔE＝K6a_max＝K*(ω/(2πf))*α*g₀和ΔE_P＝(E_i+1-E_i)_max分别计算理论输出增量ΔE与加速度计实际输出增量ΔE_P；

其中，K为加速度计的标度系数，δa_max为相邻采样点之间加速度计输入变化的理论值的最大值；其中，K为加速度计的标度系数，δa_max为相邻采样点之间加速度计输入变化的理论值的最大值；E_i+1和E_i为加速度计在相邻两个采样点输出的电流值，ΔE_P取所有E_i+1和E_i差值的最大值，i为自然数；E₁即为在第一个采样点加速度计的输出电流值，E₂为在第二个采样点加速度计的输出电流值，以此类推。

(6)若加速度计实际输出增量ΔE_P与理论输出增量ΔE的比值大于0.5，则加速度计的分辨率为δa_max；否则，按照步骤(2)中设定的范围调节α的大小后，返回步骤(3)。

所述步骤(1)中安装加速度计时，加速度计的输入轴与双轴转台的旋转轴相互垂直。