【摘 要】
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六维加速度传感器可以感知载体在空间中六个维度的加速度信息,对于物体运动状态的监测具有重要意义。目前,对于该传感器的研究大多在原理层面,实际应用进程缓慢,导致这一问题的一个重要原因在于该传感器的标定设备和方法、评定手段都没有统一的定论。因此,研究一种实用的标定方法、静态特性指标和设计一种具体应用技术有利于促进其应用。本文针对前期研制的IEPE型传感器的静态特性标定和其在无陀螺捷联惯性导航中的典型应用
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六维加速度传感器可以感知载体在空间中六个维度的加速度信息,对于物体运动状态的监测具有重要意义。目前,对于该传感器的研究大多在原理层面,实际应用进程缓慢,导致这一问题的一个重要原因在于该传感器的标定设备和方法、评定手段都没有统一的定论。因此,研究一种实用的标定方法、静态特性指标和设计一种具体应用技术有利于促进其应用。本文针对前期研制的IEPE型传感器的静态特性标定和其在无陀螺捷联惯性导航中的典型应用技术展开了研究。本文研究了其测量机理,分析了其灵敏度标定理论;研究了标定设备的六维振动特性,基于激振台和其振动特性测量方法设计了一种传感器的灵敏度标定方法,提出了其各个通道输出电压和解算的加速度的静态性能评价指标,完成了传感器的标定实验,开发了该传感器的无陀螺捷联惯性导航(（Gyro-free strap down inertial navigation system,GFSINS）应用。具体完成的工作有:（1）分析该传感器的转换机理、系统结构组成、测量机理和标定手段,明确了使用最小二乘法来解算其灵敏度矩阵的方法;（2）研究了标定设备的六维振动特性和其对传感器标定的影响,基于现有的激振台的六维振动特性,研究了对其各个维度加速度信息予以实时测量的方法,实际测试了激振台的六维振动特性,与理论分析吻合;研究了将其六维振动特性用于传感器标定的可能性和方法;提出了仅使用激振台的灵敏度标定方法;证明了加载三次即可完成传感器的标定;（3）研究了在复合加载下的传感器各个通道的输出和其解算结果的静态性能评价指标;设计了连续采集情况下的滤波降噪算法;提出基于DBSCAN的标定数据离群检测算法;设计了标定和解算软件系统;搭建了实验系统,完成了标定实验;提出了传感器解算误差评定指标和解算效果比较方法;完成了其静态特性指标标定;（4）基于GFSINS中该传感器的应用潜力,分析了GFSINS的工作原理,设计了基于该传感器的GFSINS方案,设计了姿态计算、速度求解、位移解算算法,用数值仿真和室内导航实验的方式验证了其有效性和实时性;本文设计的六传感器标定方法仅使用单维线激振台即可完成,解决了目前标定中传感器输出信号存在相位差的问题,将实时解算的误差相比于采用幅值标定的方式最大降低了94%;提出的传感器静态特性指标合理;本文设计的GFSINS经验证有效,为该传感器开发了一种典型应用场景,为GFSINS提供了一种新的方案。
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