وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) هي المكون الأساسي لنظام الملاحة بالقصور الذاتي ، ودقة القياس الخاصة بها تحدد بشكل مباشر الأداء العام لنظام الملاحة. تهدف المعايرة ثنائية الأبعاد لـ IMU بشكل أساسي إلى معايرة معلمات خطأ مقياس التسارع والجيروسكوب في المستوى الأفقي (عادةً ما تكون مجموعة لفة الملعب أو السمت-الملعب). بفضل قدرات تحديد المواقع ذات الزاوية عالية الدقة والتحكم في الموقف ، أصبح القرص الدوار ثنائي المحور هو المعدات الأساسية لتحقيق المعايرة. استنادًا إلى معايير الصناعة والممارسات الهندسية ، توضح هذه الورقة العملية الكاملة لاستخدام القرص الدوار ثنائي المحور لمعايرة IMU ثنائية الأبعاد ، والتي تغطي أربعة روابط: إعداد المعايرة المسبقة ، وعملية المعايرة الأساسية ، ومعالجة البيانات والتحقق منها ، وأعمال التشطيب ، لضمان التوحيد والتكرار وموثوقية نتائج المعايرة لعملية المعايرة.

التحضير قبل المعايرة

إعداد المعايرة المسبقة هو الأساس لضمان دقة المعايرة. يجب أن يتم ذلك من أربعة جوانب: اختيار المعدات والتفتيش ، والتحكم في الظروف البيئية ، وتركيب IMU وتصحيح الأخطاء ، وبناء نظام البرمجيات للتأكد من أن جميع الروابط تلبي متطلبات المعايرة.

(1) اختيار المعدات والتفتيش

1. اختيار القرص الدوار ثنائي المحور: وفقًا لمستوى الدقة ومتطلبات المعايرة الخاصة بـ IMU ، اختر القرص الدوار ثنائي المحور مع دقة الموضع الزاوي ، واستقرار المعدل الزاوي ، وعمودي الدوران الذي يلبي المتطلبات. بالنسبة إلى وحدات IMU المتوسطة والعالية الدقة (مثل مستوى الملاحة) ، يجب أن تكون دقة الموضع الزاوي للقرص الدوار أفضل من 10 ، ويجب أن يكون عمودي الدوران أفضل من 5 ؛ بالنسبة لوحدات IMU من فئة المستهلك ، يمكن تقليل دقة القرص الدوار بشكل مناسب (دقة الموضع الزاوي ≤ 30 ). في الوقت نفسه ، يحتاج القرص الدوار إلى دعم أوضاع تحديد المواقع الثابتة وأنماط إخراج المعدل الديناميكي لتلبية متطلبات معايرة مقياس التسارع صفر التحيز ، وعامل المقياس ، وجيروسكوب صفر التحيز وعامل المقياس.

2. فحص المعدات المساعدة: قم بإعداد مصدر طاقة عالي الدقة (استقرار جهد الخرج ≤ 0.1 ٪) لتشغيل IMU لضمان أن تذبذب جهد مزود الطاقة لن يؤدي إلى أخطاء في القياس ؛ استخدم بطاقة جمع البيانات (معدل أخذ العينات ≥ 100 هرتز ، الدقة ≥ 16 بت) لجمع إشارات التسارع والسرعة الزاوية الناتجة عن IMU وإشارة التغذية المرتدة للموضع الزاوي / المعدل الزاوي للقرص الدوار ؛ تحقق من نظام التحكم المؤازر الذي يدعم القرص الدوار للتأكد من أن العمود يدور بسلاسة ولا توجد خطوة مفقودة أو ظاهرة ارتعاش. بالإضافة إلى ذلك ، يجب إعداد أدوات مثل مقياس المستوى ومفتاح عزم الدوران للمعايرة الأفقية والتثبيت بعد تثبيت IMU.

3. التحقق من معايرة المعدات: قم بمعايرة القرص الدوار ثنائي المحور مسبقًا للتحقق من موضعه الزاوي ودقة المعدل الزاوي وعمودية المحور والمؤشرات الفنية الأخرى. قياس الانحراف بين القيمة الفعلية وقيمة الأمر لكل محور من محاور القرص الدوار في مواضع زاوية مختلفة للتأكد من أن الانحراف يقع ضمن النطاق المسموح به ؛ تحقق من المستوى المرجعي الأفقي للقرص الدوار للتأكد من أن المستوى الأفقي للمستوى المرجعي أفضل من 5. في الوقت نفسه ، قم بتشغيل IMU للتسخين المسبق وتسجيل حالة الإخراج الأولية والقضاء على الفشل الأولي للمعدات.

(2) التحكم في الظروف البيئية

1. التحكم في درجة الحرارة: تتأثر معلمات الخطأ في IMU بشكل كبير بدرجة الحرارة. يجب التحكم في درجة الحرارة المحيطة للمعايرة عند (20 ± 2) درجة مئوية ، ويجب أن يكون معدل تغير درجة الحرارة أقل من أو يساوي 0.5 درجة مئوية / ساعة. يمكن تحقيق ذلك من خلال مختبر درجة حرارة ثابتة أو نظام التحكم في درجة الحرارة لضمان استقرار درجة الحرارة أثناء عملية المعايرة وتقليل تأثير انحراف درجة الحرارة على نتائج المعايرة.

2. التحكم في الاهتزاز والتداخل: يجب أن تكون بيئة المعايرة بعيدة عن مصادر الاهتزاز (مثل الأدوات الآلية والمراوح والمركبات الثقيلة وما إلى ذلك) ، ويجب اتخاذ تدابير عزل الاهتزاز على الأرض (مثل بناء أسس عزل الاهتزاز أو تركيب منصات عزل الاهتزاز) لضمان أن تسارع الاهتزاز البيئي أقل من أو يساوي 0.01 جرام. في الوقت نفسه ، لتجنب التداخل الكهرومغناطيسي القوي ، يتم تأريض القرص الدوار ، IMU ومعدات جمع البيانات (مقاومة التأريض ≤ 4Ω) لتقليل تداخل الضوضاء الكهرومغناطيسية على إشارة خرج IMU.

3. التحكم في ضغط الهواء والرطوبة: بالنسبة لوحدات IMU التي تعتمد على المعايرة بمساعدة ضغط الهواء (مثل بعض وحدات IMU المركبة مع البارومترات) ، يجب تثبيت ضغط الهواء المحيط عند الضغط الجوي القياسي (101.325kPa ± 1kPa) ، والرطوبة النسبية يجب التحكم في 40 ٪ إلى 60 ٪ لتجنب تغيرات الرطوبة في الدائرة الداخلية IMU أو تدهور أداء العزل.

(III) تركيب IMU والتشغيل

1. التركيب الميكانيكي: إصلاح IMU على سطح الطاولة من القرص الدوار ثنائي المحور من خلال تركيبات خاصة لضمان محاذاة المحور الحساس لـ IMU مع محور تنسيق القرص الدوار. عادة ، يجب أن يكون المحور X من IMU موازيًا لمحور دوران المحور الداخلي (أو الخارجي) للقرص الدوار ، ويكون المحور Z عموديًا على مستوى القرص الدوار (أي في اتجاه الجاذبية). استخدم مفتاح عزم الدوران لإصلاح التثبيت وفقًا لعزم الدوران المحدد لتجنب إزاحة IMU أثناء عملية المعايرة بسبب التثبيت الفضفاض جدًا ، أو تشوه هيكل IMU بسبب التثبيت الضيق للغاية.

2. معايرة محاذاة العمود: استخدم جهاز ضبط المستوى والليزر لمعايرة دقة محاذاة IMU وعمود القرص الدوار. قم أولاً بضبط القرص الدوار إلى حالة أفقية للتأكد من أن المحور Z من IMU موازٍ لاتجاه الجاذبية ؛ ثم قم بتدوير القرص الدوار للتحقق من التوازي بين المحور الحساس IMU والمحور الدوار للقرص الدوار. يجب أن يكون خطأ التوازي أقل من أو يساوي 5. إذا كانت دقة المحاذاة لا تفي بالمتطلبات ، فقم بضبط موضع التثبيت وكرر المعايرة حتى تفي بالمعيار.

3. الاتصال الكهربائي وتصحيح الأخطاء: قم بتوصيل IMU بمصدر الطاقة وبطاقة جمع البيانات للتأكد من أن الأسلاك ثابتة وفي اتصال جيد لتجنب فقدان الإشارة أو التشويه الناجم عن الاتصال الظاهري. قم بتشغيل IMU وتسخينه مسبقًا ، ويتم تحديد وقت التسخين المسبق وفقًا لنوع IMU (عادةً ما تحتاج IMU على مستوى الملاحة إلى التسخين المسبق لمدة 30 ~ 60 دقيقة ، ويجب تسخين IMU على مستوى المستهلك لمدة 10 ~ 20 دقيقة) ، بحيث تصل درجة الحرارة الداخلية لـ IMU إلى حالة مستقرة. أثناء عملية التسخين المسبق ، راقب استقرار إشارة خرج IMU. إذا كانت هناك مواقف غير طبيعية مثل قفزة الإشارة والضوضاء المفرطة ، فمن الضروري التحقق من فشل الأسلاك أو المعدات.

(IV) بناء نظام البرمجيات

1. تكوين برنامج التحكم: قم بتثبيت برنامج التحكم في القرص الدوار ثنائي المحور ، وقم بتكوين معلمات الدوران للقرص الدوار (مثل قطر العمود ، ونسبة الإرسال) ، ووضع التحكم (ثابت / ديناميكي) ، وإعدادات الموضع الزاوي / معدل الزاوي ، إلخ. في الوقت نفسه ، قم بتعيين شروط تشغيل جمع البيانات للتأكد من أن موقف القرص الدوار مستقر قبل البدء في جمع البيانات لتجنب تداخل الإشارة أثناء عملية الانتقال.

2. تصحيح أخطاء برنامج جمع البيانات: تصحيح أخطاء برنامج جمع البيانات ، وتعيين معدل أخذ العينات ، ووقت أخذ العينات ، وتنسيق تخزين البيانات (مثل ملف CSV ، MAT) وغيرها من المعلمات. قم بإنشاء آلية اكتساب متزامنة لإشارة خرج IMU وإشارة التغذية المرتدة للقرص الدوار لضمان محاذاة الطوابع الزمنية للاثنين ، والخطأ أقل من أو يساوي 1 مللي ثانية. من خلال اختبار اكتساب المحاكاة ، تحقق من سلامة ودقة جمع البيانات ، واستكشف مشاكل فقدان البيانات وتأخيرها وإصلاحها.

3. نشر خوارزمية المعايرة: وفقا لمتطلبات المعايرة (مثل مقياس التسارع صفر التحيز / معايرة عامل المقياس ، جيروسكوب صفر التحيز / معايرة عامل المقياس) ، نشر خوارزمية المعايرة المقابلة (مثل طريقة المربعات الصغرى ، طريقة مرشح كالمان). قم بتهيئة معلمات الخوارزمية ، مثل عدد التكرارات ، وعتبة التقارب ، وما إلى ذلك ، للتأكد من أن الخوارزمية يمكنها حل معلمات الخطأ في IMU بدقة.

II. عملية المعايرة الأساسية

تدور عملية المعايرة الأساسية حول المكونين الأساسيين لـ IMU ، مقياس التسارع والجيروسكوب. استنادًا إلى تحديد المواقع الثابتة وقدرات التحكم في المعدل الديناميكي للقرص الدوار ثنائي المحور ، يتم الانتهاء من معايرة معلمة الخطأ في الاتجاه ثنائي الأبعاد في خطوات. تأخذ هذه العملية المعايرة ثنائية الأبعاد "الملعب لفة" كمثال ، تغطي ثلاث خطوات رئيسية: المعايرة الثابتة لمقياس التسارع ، معايرة الإزاحة الصفرية الثابتة للجيروسكوب ، ومعايرة المعدل الديناميكي للجيروسكوب.

(أ) التسارع ثابت المعايرة

الغرض من المعايرة الثابتة لمقياس التسارع هو حل التحيز الصفري وعامل القياس ، باستخدام إسقاط تسارع الجاذبية في ظل مواقف مختلفة كمدخلات مرجعية ، عن طريق قياس خرج إشارة التسارع بواسطة IMU ، يتم إنشاء نموذج الخطأ ويتم حل المعلمات.

1. تخطيط موقف المعايرة: بناءً على الاتجاه ثنائي الأبعاد للفة الملعب ، خطط 6 مواقف ثابتة نموذجية (لضمان أن تسارع الجاذبية يمكن أن يغطي بالكامل اتجاهات المحور الحساسة X و Y و Z لمقياس التسارع) ، والمواقف المحددة هي كما يلي: ① Pitch 0 ° ، roll 0 ° (المحور Z للأمام في اتجاه الجاذبية) ؛ ② Pitch 0 ° ، roll 180 ° (عكس المحور Z في اتجاه الجاذبية) ؛ ③ Pitch 90 ° ، roll 0 ° (المحور X للأمام في اتجاه الجاذبية) ؛ ④ Pitch 90 ° ، roll 180 ° (عكس المحور X في اتجاه الجاذبية) ؛ ⑤ Pitch 0 ° ، roll 90 ° (المحور Y للأمام في اتجاه الجاذبية) ؛ ④ Pitch 0 ° ، roll 270 ° (عكس المحور Y في اتجاه الجاذبية).

2. ضبط الموقف والاستقرار: يتم إرسال أوامر الموضع الزاوي لكل موقف بالتتابع من خلال برنامج التحكم في القرص الدوار ثنائي المحور. بعد أن يحرك القرص الدوار IMU للتدوير إلى الموقف المستهدف ، فإنه يظل ثابتًا ومستقرًا. وقت الاستقرار لكل موقف هو ≥ 30s لضمان أن خرج إشارة التسارع من قبل IMU مستقر (سعة تذبذب الإشارة ≤ 0.001g). أثناء عملية التثبيت ، يتم مراقبة إشارة التغذية المرتدة للموضع الزاوي للقرص الدوار في الوقت الفعلي. إذا تجاوز انحراف الموقف النطاق المسموح به (≤ 5 ) ، فإن القرص الدوار سوف يعوض ويضبط تلقائيًا.

3. جمع البيانات وتسجيلها: بعد استقرار كل موقف ، ابدأ برنامج جمع البيانات لجمع إشارات تسريع المحور X و Y و Z بواسطة IMU. وقت أخذ العينات هو ≥ 10s ، ومعدل أخذ العينات هو ≥ 100Hz. في الوقت نفسه ، قم بتسجيل الموضع الزاوي الفعلي للقرص الدوار (زاوية الملعب ثيتا ، زاوية لفة φ) ، والذي يستخدم لحساب قيمة إسقاط تسارع الجاذبية على كل محور حساس (إدخال مرجعي). قم بتخزين البيانات التي تم جمعها حسب موقف التصنيف ، وقم بتمييز معلومات الموقف الواضحة والطابع الزمني.

4. إنشاء نموذج الخطأ وحل المعلمة: قم بإنشاء نموذج الخطأ لمقياس التسارع ، مع تجاهل خطأ الاقتران المتقاطع (والذي يمكن تبسيطه في المعايرة ثنائية الأبعاد). نموذج الخطأ هو كما يلي:

a = K(a + b) （i=X,Y,Z）

حيث a هو تسارع إخراج المحور i بواسطة IMU ، K هو عامل التحجيم للمحور i ، a هو التسارع المرجعي للمحور i (إسقاط تسارع الجاذبية) ، و b هو التحيز الصفري للمحور i. وفقًا للتسارع المرجعي a (محسوب من ثيتا و φ ، مثل التسارع المرجعي للمحور Z a = g · costheta · costheta ، التسارع المرجعي للمحور X a = g · sintheta ، التسارع المرجعي للمحور Y a = g · sintheta · costheta ، g هو تسارع الجاذبية ، يأخذ 9.80665m / s2) وما يقابل ذلك ، استخدم الطريقة الأقل تربيعًا لحل K و b.

(2) ثابت صفر معايرة الإزاحة من جيروسكوب

يشير التحيز الصفري الثابت للجيروسكوب إلى انحراف ناتج الجيروسكوب عند مدخلات المعدل الزاوي ، والذي يجب حله عن طريق جمع البيانات على المدى الطويل في الحالة الثابتة لوحدة IMU.

(III) معايرة معدل ديناميكية الجيروسكوب

الغرض من معايرة المعدل الديناميكي للجيروسكوب هو حساب عامل التحجيم الخاص به. باستخدام ناتج المعدل الزاوي المعروف من القرص الدوار ثنائي المحور كمدخل مرجعي ، يتم إنشاء نموذج الخطأ ويتم حل عامل التحجيم عن طريق قياس إشارة خرج الجيروسكوب.

1. اختيار موقف المعايرة: حدد الموقف الأفقي من الملعب 0 درجة ولفة 0 درجة. في هذا الوقت ، لا يحتوي IMU على مدخلات معدل الزاوي ، ولا يحتوي إخراج الجيروسكوب إلا على تحيز صفري وضوضاء. لا يحتاج القرص الدوار إلى الدوران تحت هذا الموقف ، ويمكن الحفاظ على مستوى المرحلة مستقرًا.

2. جمع البيانات على المدى الطويل: ابدأ برنامج جمع البيانات لجمع إشارات الإخراج لمحاور الجيروسكوب X و Y و Z ، مع وقت أخذ العينات ≥ 60min ومعدل أخذ العينات ≥ 100Hz. أثناء عملية الاستحواذ ، راقب باستمرار درجة الحرارة المحيطة وموقف القرص الدوار لضمان استقرار درجة الحرارة (تذبذب ≤ 0.2 درجة مئوية) ، والموقف خالٍ من الانجراف (الانحراف ≤ 5 ) ، ويتم تجنب العوامل الخارجية لإدخال أخطاء إضافية.

3. حساب التحيز الصفري: قم بمعالجة بيانات إخراج الجيروسكوب المجمعة مسبقًا لإزالة القيم المتطرفة (باستخدام معيار 3sigma) ، ثم احسب متوسط قيمة إشارة الخرج لكل محور ، وهو التحيز الصفري الثابت b للجيروسكوب (i = X ، Y ، Z). في الوقت نفسه ، احسب الانحراف المعياري للبيانات وقم بتقييم مستوى الضوضاء في الجيروسكوب. إذا كان الانحراف المعياري كبيرًا جدًا (يتجاوز متطلبات المؤشرات الفنية IMU) ، فمن الضروري استكشاف أعطال المعدات أو الاضطرابات البيئية وإصلاحها.

4. تخطيط نقطة المعدل: استنادًا إلى نطاق سيناريوهات IMU والتطبيق العملي ، قم بتخطيط نقاط المعدل الديناميكي للخطوة واللف في بعدين. حدد 5 إلى 7 نقاط معدل لكل بُعد ، مع تغطية المعدلات الأمامية والعكسية (مثل -100 درجة / ثانية ، -50 درجة / ثانية ، 0 درجة / ثانية ، 50 درجة / ثانية ، 100 درجة / ثانية) ، حيث يتم استخدام نقطة معدل 0 درجة / ثانية للتحقق من اتساق التحيز الصفري الثابت. يحتاج اختيار نقاط المعدل إلى التأكد من عدم تجاوز نطاق IMU ، ويمكن للقرص الدوار إخراج المعدل بثبات (استقرار المعدل ≤ 0.1 درجة / ثانية).

5. معدل الإخراج والاستقرار: من خلال برنامج التحكم في القرص الدوار ثنائي المحور ، يتم إرسال تعليمات كل نقطة معدل في أبعاد الملعب واللف بدوره. بعد أن يقوم القرص الدوار بتشغيل IMU للتدوير إلى المعدل المستهدف ، فإنه يحافظ على الاستقرار الديناميكي ، ووقت الاستقرار هو ≥ 20s. أثناء عملية التثبيت ، تتم مراقبة إشارة التغذية المرتدة ذات المعدل الزاوي للقرص الدوار في الوقت الفعلي. إذا تجاوز انحراف المعدل النطاق المسموح به (≤ 0.5 درجة / ثانية) ، فإن القرص الدوار يعوض تلقائيًا عن المعدل.

6. جمع البيانات وتسجيلها: بعد كل نقطة معدل مستقرة ، ابدأ برنامج جمع البيانات لجمع إشارة خرج الجيروسكوب المقابلة للمحور الحساس (مثل إخراج جيروسكوب المحور X عندما يدور بعد الملعب ، و Y- إخراج جيروسكوب المحور عندما يدور بعد لفة) ، ووقت أخذ العينات هو ≥ 10s ، ومعدل أخذ العينات هو ≥ 100Hz. في الوقت نفسه ، قم بتسجيل المعدل الزاوي الفعلي للقرص الدوار (راجع الإدخال ω) ، وقم بتخزين البيانات وفقًا لنقطة المعدل والبعد.

7. إنشاء نموذج الخطأ وحل المعلمة: قم بإنشاء نموذج خطأ معدل الجيروسكوب ، مع تجاهل خطأ الاقتران المتقاطع. النموذج كما يلي:

ω = K(ω + b) （i=X,Y）

حيث ω هو المعدل الزاوي لإخراج المحور i للجيروسكوب ، K هو عامل تحجيم المحور i ، ω هو المعدل الزاوي المرجعي للمحور i (معدل الإخراج الفعلي للقرص الدوار) ، و b هو المحور i الثابت صفر التحيز (الذي تم حله في المعايرة الثابتة). استبدل ω و ω المقابلة لكل نقطة معدل في النموذج ، واستخدم طريقة المربع الأصغر لحل K.

ثالثا - معالجة البيانات والتحقق منها

تعد معالجة البيانات والتحقق منها رابطًا رئيسيًا لضمان موثوقية نتائج المعايرة. يجب معالجة مصدر البيانات الأصلي الذي تم جمعه مسبقًا. بعد حل معلمات الخطأ ، يتم إجراء التحليل المتبقي والتحقق من التكرار والتحقق من الدقة. إذا فشل التحقق ، فإنه يحتاج إلى العودة إلى عملية المعايرة الأساسية لإعادة المعايرة.

1. إزالة القيم المتطرفة: استخدم معيار 3sigma أو معيار Grubbs لاكتشاف وإزالة القيم المتطرفة من مصدر البيانات الأصلي (التسارع ، إشارة المعدل الزاوي). بالنسبة لمعيار 3sigma ، احسب القيمة المتوسطة μ والانحراف المعياري للبيانات ، وحدد البيانات التي تتجاوز نطاق [μ-3sigma ، μ + 3sigma] كقيم متطرفة ، واستبدل أو رفض استيفاء البيانات المجاورة مباشرة.

2. معالجة التصفية: يتم إجراء تصفية التمرير المنخفض على مصدر البيانات الأصلي بعد المعالجة المسبقة لإزالة الضوضاء عالية التردد. حدد مرشح Butterworth منخفض التمرير ، ويتم تحديد تردد القطع وفقًا لعرض النطاق الترددي لـ IMU (عادةً 1 / 5 إلى 1 / 3 من عرض النطاق الترددي IMU) لتجنب تشويه الإشارة الناجم عن التصفية المفرطة. يتم استخدام البيانات التي تمت تصفيتها لحل معلمات الخطأ اللاحقة.

3. محاذاة مزامنة البيانات: بالنسبة لانحراف الطابع الزمني بين إشارة خرج IMU وإشارة التغذية المرتدة للقرص الدوار ، يتم استخدام طريقة الاستيفاء الخطي لمحاذاة المزامنة. تأكد من أن كل مجموعة من بيانات إخراج IMU يمكن أن تتوافق مع موقف القرص الدوار أو حالة المعدل بالضبط ، وأن خطأ المزامنة أقل من أو يساوي 1 مللي ثانية.

4. تحسين حل المعلمة: استبدل البيانات المعالجة مسبقًا في نموذج الخطأ لمقياس التسارع والجيروسكوب ، واستخدم طريقة المربعات الصغرى لحل معلمات الخطأ مثل التحيز الصفري وعامل المقياس. بالنسبة للسيناريوهات المعقدة ، يمكن استخدام طريقة مرشح Kalman لتحسين نتائج حل المعلمة لتحسين دقة واستقرار تقدير المعلمة.

5. التحليل المتبقي: احسب المخلفات بين القيم المرصودة (خرج IMU) في كل نقطة موقف / معدل معايرة والقيم المتوقعة للنموذج. تعكس المخلفات الدقة المناسبة لنموذج الخطأ. إذا كان متوسط المخلفات قريبًا من 0 وكان الانحراف المعياري صغيرًا (الانحراف المعياري المتبقي للتسارع ≤ 0.002g ، الانحراف المعياري المتبقي بمعدل الزاوي ≤ 0.1 ° / s) ، فهذا يشير إلى أن تأثير تركيب النموذج جيد ؛ إذا كانت المخلفات كبيرة جدًا أو كان هناك اتجاه واضح ، فيجب إعادة التحقق من صحة نموذج الخطأ (مثل خطأ الاقتران المتقاطع) أو بيانات المعايرة.

6. التحقق من التكرار: في ظل نفس الظروف البيئية وعملية المعايرة ، كرر 3 تجارب معايرة كاملة لحل معلمات الخطأ لكل معايرة. احسب معامل الاختلاف (نسبة الانحراف المعياري إلى القيمة المتوسطة) للمعلمات الثلاثة. إذا كان معامل التباين أقل من أو يساوي 1 ٪ ، فهذا يشير إلى أن نتائج المعايرة لها قابلية تكرار جيدة. إذا كان معامل التباين كبيرًا جدًا ، فمن الضروري التحقق من استقرار المعدات والتداخل البيئي وإعادة المعايرة.

7. التحقق من الدقة: حدد نقطة الموقف / المعدل التي لم تشارك في المعايرة كنقطة تحقق ، واستبدل معلمات الخطأ المعايرة في نموذج الخطأ ، وتعويض خرج IMU ، وحساب الخطأ بين خرج IMU المعوض والمدخل المرجعي. إذا كان الخطأ المعوض يفي بمتطلبات المؤشرات الفنية IMU (مثل خطأ قياس التسارع ≤ 0.01g ، خطأ قياس معدل الزاوي ≤ 0.5 ° / s) ، فإنه يشير إلى أن دقة المعايرة تصل إلى المعيار ؛ إذا كان الخطأ لا يصل إلى مستوى قياسي ، فإن عملية المعايرة تحتاج إلى إعادة التحسين (مثل إضافة موقف المعايرة / نقاط المعدل ، وتعديل نموذج الخطأ) ، ومعايرة مرة أخرى.

8. التحقق من استقرار درجة الحرارة (اختياري): إذا احتاج IMU إلى العمل في نطاق درجة حرارة واسع ، فيمكن تكرار تجربة المعايرة عند نقاط حرارة مختلفة (مثل -10 درجة مئوية ، 0 درجة مئوية ، 20 درجة مئوية ، 40 درجة مئوية ، 60 درجة مئوية) للتحقق من معلمات الخطأ. قم بإنشاء نموذج تعويض درجة الحرارة لمعلمات الخطأ لتحسين دقة قياس IMU في بيئات درجات الحرارة المختلفة.

9. تخزين تصنيف البيانات: يتم تصنيف مصدر البيانات الأصلي المعالج مسبقًا ونتائج حل معلمة الخطأ وتقارير التحليل المتبقية ونتائج التحقق وما إلى ذلك وتخزينها وفقًا لتاريخ المعايرة ورقم IMU والظروف البيئية للمعايرة. يعتمد تنسيق تخزين البيانات تنسيقات شائعة (مثل CSV و MAT و PDF) لضمان إمكانية قراءة البيانات وإمكانية التتبع.

10. النسخ الاحتياطي للبيانات: قم بعمل نسخ احتياطية متعددة من البيانات المؤرشفة (مثل القرص الصلب المحلي والتخزين السحابي) لتجنب فقدان البيانات. يجب تمييز بيانات النسخ الاحتياطي بوضوح بأسماء الملفات ووثائق الوصف ، ويجب أن تكون كائنات المعايرة والعمليات والشروط المقابلة للبيانات واضحة.

رابعا - العمل النهائي

تشمل أعمال التشطيب بشكل أساسي أرشفة بيانات المعايرة ، واستعادة المعدات وصيانتها ، وإعداد تقرير المعايرة لضمان إمكانية تتبع عملية المعايرة وتوفير أساس للاستخدام والصيانة اللاحقة لوحدة IMU. تقرير المعايرة هو ملخص لأعمال المعايرة ، ومن الضروري تسجيل عملية المعايرة ونتائجها بشكل شامل ودقيق ، بما في ذلك المحتويات التالية بشكل أساسي:

1. إيقاف تشغيل المعدات وتفكيكها: بعد اكتمال المعايرة ، قم بإيقاف تشغيل مصدر الطاقة للقرص الدوار ثنائي المحور ، IMU ، ومعدات جمع البيانات ، وتفكيك الاتصال بين IMU والتركيب في التسلسل ، وإزالة IMU. تجنب الاصطدام والاهتزاز أثناء التفكيك لحماية الأجزاء الحساسة من IMU.

2. تنظيف المعدات وصيانتها: قم بتنظيف المنضدة ونظام العمود وتركيب القرص الدوار ثنائي المحور لإزالة الغبار والحطام ؛ إجراء فحص بصري لوحدة IMU لضمان عدم وجود ضرر وتنظيف منافذ الأسلاك. تسجيل حالة استخدام وصيانة المعدات لتوفير أساس للمعايرة المنتظمة للمعدات.

3. استعادة معلمة المعدات: قم باستعادة معلمات القرص الدوار ثنائي المحور ومعدات جمع البيانات إلى الحالة الافتراضية ، وقم بإيقاف تشغيل برنامج التحكم وبرنامج الاستحواذ ، وتأكد من أن الجهاز في حالة استعداد آمنة.

4. المحتويات الواردة في تقرير المعايرة:

(1) معلومات كائن المعايرة: نموذج IMU ، الرقم ، الشركة المصنعة ، المواصفات الفنية ؛

(2) معلومات معدات المعايرة: نموذج القرص الدوار ثنائي المحور ، مستوى الدقة ، نموذج معدات جمع البيانات ، معلمات أخذ العينات ، قائمة المعدات المساعدة ؛

(3) معايرة الظروف البيئية: درجة الحرارة والرطوبة وضغط الهواء والاهتزاز ؛

(4) وصف عملية المعايرة: موقف المعايرة / تخطيط نقطة المعدل ، معلمات جمع البيانات ، نموذج الخطأ ، خوارزمية الحل ؛

(5) نتائج المعايرة: مقياس التسارع صفر التحيز ، عامل التحجيم ، جيروسكوب صفر التحيز ، عامل التحجيم ، نتائج التحليل المتبقية ، نتائج التحقق من التكرار ، نتائج التحقق من الدقة ؛

(6) الاستنتاجات والتوصيات: ما إذا كانت نتائج المعايرة تصل إلى المعيار ، وتوصيات استخدام IMU (مثل تعويض درجة الحرارة ، ودورات إعادة المعايرة المنتظمة) ، وتوصيات صيانة المعدات.

خامسا - الاحتياطات

وخلاصة القول ، فإن العملية القياسية لمعايرة IMU ثنائية الأبعاد باستخدام القرص الدوار ثنائي المحور تحتاج إلى اتباع التسلسل المنطقي بدقة لـ "إعداد المعايرة المسبقة - المعايرة الأساسية - معالجة البيانات والتحقق منها - أعمال التشطيب" ، مع التركيز على الروابط الرئيسية مثل دقة المعدات ، والتحكم البيئي ، ومحاذاة العمود ، ومزامنة البيانات. من خلال عملية معايرة موحدة وطرق تحقق صارمة ، يمكن حل معلمات الخطأ في IMU بدقة ، ويمكن تحسين دقة القياس بشكل كبير ، مما يوفر الحماية للتشغيل الموثوق به لنظام الملاحة بالقصور الذاتي.

1. أثناء عملية المعايرة ، إذا كان هناك انحراف موقف القرص الدوار ، إشارة خرج IMU غير طبيعية ، وما إلى ذلك ، يجب إيقاف المعايرة على الفور ، ثم إعادة تشغيلها بعد استكشاف الأخطاء وإصلاحها لتجنب توليد بيانات معايرة غير صالحة ؛

2. يحتاج وقت التسخين المسبق للوحدة IMU إلى الالتزام الصارم بالمتطلبات الفنية. سيؤدي التسخين المسبق غير الكافي إلى معلمات خطأ غير مستقرة ويؤثر على دقة المعايرة ؛

3. تؤثر دقة محاذاة نظام عمود القرص الدوار ثنائي المحور بشكل مباشر على نتائج المعايرة ، ويجب معايرة القرص الدوار بانتظام لضمان أن دقة نظام العمود تلبي المتطلبات.

4. درجة الحرارة والاهتزاز والتداخل الكهرومغناطيسي وعوامل أخرى في بيئة المعايرة لها تأثير كبير على إخراج IMU. من الضروري التحكم الصارم في الظروف البيئية واتخاذ تدابير العزل والتدريع إذا لزم الأمر.

5. يجب مراجعة تقرير المعايرة من قبل المتخصصين لضمان دقة وتوحيد محتوى التقرير ، وأرشفته بعد الموافقة عليه.