1Εισαγωγή
Με την ταχεία ανάπτυξη των drones, των αυτόνομων οχημάτων και των ευφυών ρομπότ, η υψηλής ακρίβειας αντίληψη έχει γίνει όλο και πιο σημαντική.η ΜΜΕ λειτουργεί ως το "εσωτερικό αυτί και το εγκεφαλικό του ευφυούς εξοπλισμού"Διατηρεί σταθερή στάση και συνεχή πλοήγηση όταν το GPS αποτυγχάνει ή το περιβάλλον αλλάζει δραστικά.
Πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι η μεγαλύτερη ακρίβεια της πλοήγησης εξαρτάται μόνο από πιο ακριβούς αισθητήρες.η εξάρτηση μόνο από υψηλής ποιότητας υλικό θα αυξήσει σημαντικά το κόστος και θα προκαλέσει ασυνεπή απόδοση του προϊόντοςΗ βαθμονόμηση παρέχει μια πιο έξυπνη και οικονομικά αποδοτική λύση.
Η βαθμονόμηση IMU είναι ουσιαστικά μια επαγγελματική διαδικασία "εξέτασης και διόρθωσης".μετατρέπει τα απρόβλεπτα σφάλματα σε υπολογίσιμες και αντισταθμίσιμες παραμέτρουςΕξασφαλίζει ότι η IMU παράγει σταθερά και ακριβή δεδομένα σε διαφορετικά περιβάλλοντα και λειτουργικές καταστάσεις.
2Τι είναι η βαθμονόμηση IMU;
Με απλά λόγια, η βαθμονόμηση είναι μια τυποποιημένη διαδικασία διόρθωσης.Συγκρίνοντας την τυπική είσοδο και την πραγματική έξοδο του αισθητήρα, συνοψίζουμε τους κανόνες εσωτερικού σφάλματος και σχηματίζουμε έναν σταθερό αλγόριθμο διόρθωσης.
Ο βασικός στόχος της βαθμονόμησης είναι να καταστήσει τα αποτελέσματα των μετρήσεων του αισθητήρα συνεπή, σταθερά και αξιόπιστα σε όλα τα σενάρια.Ένα πιστοποιημένο αποτέλεσμα βαθμονόμησης έχει τρία χαρακτηριστικά::
-
Εξήγημα: Όλα τα σφάλματα αντιστοιχούν σε σαφείς φυσικές αιτίες, όπως μηδενική προκατάληψη, σφάλμα του συντελεστή κλίμακας και δυσπροσαρμογή άξονα.
-
Προβλέψιμο: Η τάση σφάλματος υπό διαφορετικές συνθήκες εργασίας μπορεί να προβλεφθεί εκ των προτέρων.
-
Επιβεβαιώσιμο: Η επίδραση διόρθωσης μπορεί να δοκιμαστεί με νέα δεδομένα ώστε να πληρούνται τα βιομηχανικά πρότυπα.
3Οι κύριες πηγές των σφαλμάτων IMU
Τα σφάλματα των ΜΜΕ χωρίζονται κυρίως σε τρεις κατηγορίες, μεταξύ των οποίων τα συστηματικά σφάλματα αποτελούν τους κύριους στόχους της βαθμονόμησης:
-
Συστηματικά σφάλματα: Σταθερά και τακτικά σφάλματα, συμπεριλαμβανομένης της μηδενικής προκατάληψης, της απόκλισης του συντελεστή κλίμακας και των μη ορθογώνιων αξόνων.
-
Τυχαία σφάλματα: Ακανόνιστος θόρυβος, ο οποίος δεν μπορεί να εξαλειφθεί πλήρως.
-
Λάθη εγκατάστασης και ζεύξης: Προκαλείται από μηχανική απόκλιση εγκατάστασης, επίδραση βραχίονα μοχλού και διαφορά συγχρονισμού χρόνου, οι οποίες πρέπει να διορθωθούν με βαθμονόμηση σε επίπεδο συστήματος.
4. Κοινά είδη βαθμονόμησης
4.1 Εκτύπωση σε επίπεδο συσκευής και σε επίπεδο συστήματος
Κλιμάκωση σε επίπεδο συσκευήςΗ δοκιμή αυτή ολοκληρώνεται στο εργαστήριο με ακριβείς πίνακες στροφής και στατικές δοκιμές πολλαπλών θέσεων για τη διόρθωση στρεβλώσεων μηδενικών, συντελεστών κλίμακας και σφαλμάτων ζεύξης άξονα.
Κλίμακα σε επίπεδο συστήματοςστοχεύει σε συνολικά σφάλματα εξοπλισμού μετά την εγκατάσταση της ΜΜΔ. Διόρθωσε τη γωνία κάμψης της εγκατάστασης,Ενεργεια του βραχίονα μοχλού και τα ασύγχρονα σφάλματα χρόνου με συνδυασμό δεδομένων αναφοράς GNSS και πραγματικής κατάστασης κίνησης του φορέα.
4.2 Τεχνική βαθμονόμηση και δευτερεύουσα βαθμονόμηση από τον χρήστη
Κλιμάκωση εργοστασίουΟι βαθμονωμένες παράμετροι στερεώνονται στην συσκευή για να εξασφαλίζεται η συνέπεια των εργοστασιακών προϊόντων.
Δευτερεύουσα βαθμονόμησηΤα σφάλματα θα αυξηθούν ελαφρώς λόγω της μεταφοράς, της εγκατάστασης και της μακροχρόνιας γήρανσης.
Διαδικτυακή βαθμονόμηση σε πραγματικό χρόνοαυτομάτως διορθώνει τις παραμέτρους μέσω αλγορίθμων κατά τη λειτουργία του εξοπλισμού, το οποίο χρησιμεύει ως συμπλήρωμα σε πραγματικό χρόνο της βαθμονόμησης εκτός σύνδεσης.
5. Μέθοδοι δοκιμής βασικής βαθμονόμησης
5.1 Στατική δοκιμή κυλίσματος με επιταχυντή
Η βαρύτητα της Γης (1g) είναι μια τυποποιημένη και σταθερή αναφορά.Συλλέγοντας στατικά δεδομένα υπό βαρύτητα, μπορούμε να υπολογίσουμε με ακρίβεια την μηδενική προκατάληψη, τον συντελεστή κλίμακας και το σφάλμα διατομής του επιταχυνόμετρου.
5.2 Δοκιμή στρογγυλοειδούς με στρογγυλοκόπημα
Τα γυροσκόπια μετρούν τη γωνιακή ταχύτητα, οπότε χρειάζονται δυναμική κλίμακα κίνησης για βαθμονόμηση.Μια υψηλής ακρίβειας στρογγυλοπίνακα ρυθμού παρέχει σταθερή και ακριβή εμπρός και πίσω περιστροφή σε διαφορετικές ταχύτητεςΜε τη σύγκριση της εξόδου του γυροσκόπου με την τυπική τιμή του πίνακα στροφής, η μηδενική παρακμή και το σφάλμα του συντελεστή κλίμακας κάθε άξονα μπορούν να διορθωθούν με ακρίβεια.Πολυάξονες περιστρεφόμενες συσκευές μπορούν να ολοκληρώσουν την βαθμονόμηση πλήρους άξονα ταυτόχρονα με υψηλότερη απόδοση.
5.3 Εκτύπωση θερμοκρασίας
Οι παραμέτροι της ΜΜΕ επηρεάζονται σημαντικά από τη θερμοκρασία.ο αισθητήρας τοποθετείται σε προγραμματιζόμενο θάλαμο θερμοκρασίας για την επανάληψη στατικών και δυναμικών δοκιμών εντός του πλήρους εύρους θερμοκρασίας (-40 °C ~ +85 °C)Τέλος, δημιουργείται ένα μοντέλο αντιστάθμισης θερμοκρασίας.Το σύστημα θα ταιριάζει αυτόματα τις παραμέτρους διόρθωσης σύμφωνα με την θερμοκρασία σε πραγματικό χρόνο για να εξασφαλίσει σταθερή απόδοση σε ακραία περιβάλλοντα.
5.4 Δοκιμή βαθμονόμησης δονήσεων
Η δοκιμή δονήσεων χρησιμοποιείται για την επαλήθευση της δυναμικής απόκρισης του αισθητήρα.ικανότητα κατά των δονήσεων και ευαισθησία επιτάχυνσης, εξασφαλίζοντας σταθερή λειτουργία σε σενάρια δονήσεων όπως οχήματα και αεροσκάφη.
6. Τυπική διαδικασία βαθμονόμησης σε επίπεδο συστήματος
Η πλήρης βαθμονόμηση του συστήματος ακολουθεί μια ώριμη διαδικασία κλειστού κυκλώματος για τη διασφάλιση ακριβών και αξιόπιστων παραμέτρων:
Βήμα 1: Κατασκευή μοντέλου σφάλματος- δημιουργία μοντέλων εσωτερικών παραμέτρων (μηδενική προκατάληψη, συντελεστής κλίμακας, δυσπροσαρμογή άξονα) και εξωτερικών μοντέλων παραμέτρων (λάθος βραχίονα μοχλού, απόκλιση εγκατάστασης) για τον ποσοτικό προσδιορισμό όλων των σφαλμάτων.
Βήμα 2: Ανάλυση της εξάπλωσης σφαλμάτων. Να προσομοιώσετε πώς μικρά σφάλματα αισθητήρων συσσωρεύονται και επηρεάζουν τα αποτελέσματα στάσης, ταχύτητας και θέσης πλοήγησης.
Βήμα 3: Καθορισμός των αναφορών παρατήρησης. Χρησιμοποιήστε εξωτερικές αναφορές, όπως ταχύτητα και θέση GNSS, και εσωτερικούς φυσικούς περιορισμούς, όπως στατική κατάσταση μηδενικής ταχύτητας, για την παροχή προτύπων αναφοράς διόρθωσης.
Βήμα 4: Σχεδιασμός επιστημονικής τροχιάς κίνησηςΧρησιμοποιήστε πολλαπλές γωνίες εναλλαγής στάσης, θετική και αρνητική περιστροφή και πολλαπλές ταχύτητες κίνησης για να διεγείρετε πλήρως όλες τις παραμέτρους σφάλματος.
Βήμα 5: Λύση και επαλήθευση δεδομένωνΣυλλέγει και καθαρίζει δεδομένα δοκιμής, υπολογίζει τις παραμέτρους βαθμονόμησης μέσω ελάχιστων τετραγώνων και αλγορίθμων φιλτραρίσματος και επαληθεύει με ανεξάρτητα δεδομένα.Στερεώστε τις παραμέτρους στην συσκευή μετά την εξέταση.
7. Πώς να κρίνετε την ποιότητα της βαθμονόμησης
Σύγκλιση παραμέτρωνΚατά την επανάληψη της βαθμονόμησης, όλες οι παραμέτροι σφάλματος θα προσαρμόζονται γρήγορα και τελικά τείνουν να είναι σταθερές με μόνο μικρές διακυμάνσεις.Η σταθερή και επίπεδη τελική κατάσταση αποδεικνύει ότι οι παραμέτροι βαθμονόμησης είναι ακριβείς, είναι αποτελεσματική και δεν θα παρασύρεται τυχαία κατά την πραγματική χρήση.
8Συνοπτική
Η βαθμονόμηση είναι ο πιο οικονομικά αποδοτικός τρόπος για να αξιοποιηθεί το μέγιστο δυναμικό του υλικού της IMU. Δεν βασίζεται στην αναβάθμιση ακριβών αισθητήρων,αλλά εξαλείφει συστηματικά λάθη μέσω τυποποιημένου μοντέλουΤο σύστημα αυτό εξασφαλίζει ότι κάθε μονάδα IMU έχει σταθερή, σταθερή και αξιόπιστη απόδοση μετρήσεων σε περίπλοκα και μεταβαλλόμενα περιβάλλοντα.Για όλους τους αυτόνομους εξοπλισμούς πλοήγησης υψηλής ακρίβειας, η βαθμονόμηση είναι μια απαραίτητη βασική τεχνολογία για τη διασφάλιση μακροπρόθεσμης σταθερής λειτουργίας.
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!
