[发明专利]一种基于角摇摆运动的SINS加速度计频率特性测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于角摇摆运动的SINS加速度计频率特性测试方法，属于惯性技术领域。

背景技术

加速度计测量系统的频率特性是SINS中的一项基本测试内容。在SINS中，加速度计测量系统一般由加速度计表、数据采集系统以及整机减振系统组成，而其频率特性则由各组成部分共同决定。目前，针对加速度计频率特性的传统测试方法主要有电激励法和基于线振动台的正弦扫描法。电激励法的原理是在加速度计表头的力矩平衡回路中施加不同频率的正弦波电信号，并同时采集输入和回路响应输出，之后利用输出响应和输入信号求取传递函数即可得到回路的频率特性。但是，该方法只能得到加速度计表头的频率特性，对于还包含数据采集和减振环节的加速度计测量系统却不适用。基于线振动台的正弦扫描法的基本原理是利用线振动台输出的正弦运动作为加速度计的输入激励，并同时采集线振动台和加速度计的输出信号，利用加速度计的输出信号和线振动台的输入信号求取传递函数即可得到加速度计测量系统的频率特性，与电激励法相比该方法能够覆盖加速度计测量系统的各个环节，是一种更为直观的测试方法。但是该方法需要搭建复杂的数据采集系统、成本增加，且该方法不能使SINS中陀螺的频率特性测试与其同步进行，效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对传统测试方法中测试覆盖不全面、测试效率低以及对测试设备要求较高等不足进行改进，提出一种以角摇摆运动作为加速度计输入激励的新测试方法，该方法能够覆盖SINS加速度计测量系统的各个环节，且由于SINS陀螺频率特性的测试输入激励与其相同，而可以使陀螺的频率特性测试与其同步进行，提高了整机的测试效率，降低测试成本。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供的一种基于角摇摆运动的SINS加速度计频率特性测试方法，包括以下步骤：

步骤1：通过六面体工装将SINS偏心安装于角振动台台面上：

所述偏心是指SINS坐标系的中心与角振动台回转中心的距离；

设定角振动台台面坐标系为P系；p系原点在角振动台的回转中心，P系的两个水平轴为x轴、y轴；P系的两个水平轴分别与SINS坐标系的两个水平轴平行并处在同一水平面内，P系另外一个轴记为z轴，且x轴、y轴、z轴满足右手定则；

步骤2：按照不同频率点对两个与角振动台台面平行的加速度计进行摇摆测试，并同步采集和保存SINS和角振动台数据；设定两个与角振动台台面平行的加速度计为D加速度计和E加速度计；

所述数据包括D加速度计和E加速度计的速度增量以及角振动台的角度增量信号；

所述摇摆测试的摇摆形式采用正余弦摇摆；

步骤3：取步骤2中的A频率点数据，采用频域标定方法对D加速度计和E加速度计的外杆臂参数进行计算；A频率点的频率范围＜0.5Hz；

所述外杆臂是加速度计敏感中心与角振动台回转中心的距离；

具体计算方法如下：

3.1)对D加速度计和E加速度计进行理论输入计算；

设定D加速度计和E加速度计在P系下的水平坐标分别为(r_aDx,r_aDy)、(r_aEx,r_aEy)，角振动台角速率矢量为ω＝[0 0 ω_z]^T，将其代式(1)可计算出两个加速度计的理论输入；

所述式(1)为转动刚体上某一点处所承受的加速度的矢量表达式；

其中：

f为加速度矢量；

ω为刚体的旋转角速率矢量；

r为刚体上某一点距离旋转中心的位移矢量；

所述理论输入为：

其中：

f_D为D加速度计的理论输入；

f_E为E加速度计的理论输入。

3.2)采用快速傅里叶变换算法提取出A频率点下D加速度计和E加速度计数据中的两种频率的幅值和相位；

所述两种频率为与A频率同频的频率以及为A频率的2倍的频率；

3.3)将步骤3.2)提取的D加速度计和E加速度计的两种频率分别与理论输入中包含的两种频率进行比较即可得到两个加速度计外杆臂在P系下的坐标计算公式：

所述理论输入中包含的两种频率包括和两部分，其中前者为A频率的2倍，后者与A频率同频；

其中：