ИСТИНА

Работа посвящена развитию метода калибровки инерциальных измерительных блоков (ИИБ) на одноосном поворотном стенде с горизонтальной осью вращения. Данный метод основан на избыточности измерений инерциальных датчиков – акселерометров и гироскопов – в случае, когда движение приборного трёхгранника не является произвольным; например, если сохраняется неподвижная точка при произвольном вращении. В достаточно общем случае эта избыточность, при применении соответствующих методов оптимального оценивания, оказывается достаточной для определения всех общепринятых параметров инструментальных погрешностей: смещений нулевых сигналов инерциальных датчиков, погрешностей их масштабных коэффициентов, перекосов осей чувствительности и, при необходимости, других параметров. При этом информация от поворотного стенда (об угловой скорости вращения, об углах поворота и пр.) не является необходимой. Метод разработан Н.А. Парусниковым, и, как показали практические испытания его в ряде научно-производственных предприятий (ОАО «ПНППК», ЗАО «ИТТ», ОАО «МКБ Компас», ОАО «НГКС», ЦНИИ АГ, ОАО МИЭА и др.) на ИИБ различных классов точности, такой подход имеет большой потенциал развития. Он позволяет в одном простом калибровочном эксперименте, не требующем точного соблюдения какого-либо специального плана и точного измерения ориентации поворотного стола, получать оценки множества параметров, характеризующих инструментальные погрешности инерциальных датчиков. Ранее было показано, что в дополнение к перечисленным выше параметрам, для микромеханических датчиков угловой скорости автоматически могут оцениваться коэффициенты динамического дрейфа. Также возможно определение смещения чувствительных масс акселерометров от оси вращения стенда, что имеет значение при калибровке нескольких систем на одном поворотном столе. Для точных систем возможна оценка геометрических параметров внутреннего разнесения чувствительных масс акселерометров. Цель настоящей работы – модификация используемых математических моделей для определения ещё и температурных зависимостей параметров инструментальных погрешностей инерциальных датчиков. Традиционным подходом при определении температурных зависимостей при калибровке инерциальных датчиков в настоящее время является проведение одинаковых калибровочных экспериментов при различных температурах, в нескольких т.н. «температурных точках». В течение каждого эксперимента температура внутри ИИБ предполагается постоянной. Далее, при наличии оценки параметров в нескольких температурных точках, температурные зависимости этих параметров аппроксимируются кусочно-линейной интерполяцией или более сложными гладкими кривыми (например, кубическими). Необходимость поддерживать постоянную температуру в течение каждого эксперимента приводит к необходимости перед каждым экспериментом ожидать установления температурного режима как в термокамере, так и внутри ИИБ, что приводит к задержке перед записью данных до нескольких часов перед каждым экспериментом. Кроме того, температурные точки должны перекрывать весь диапазон рабочих температур прибора. Например, для диапазона от −60 до +60 градусов Цельсия количество температурных точек может достигать двенадцати (−60, −45, −30, −15, −10, −5, +5, +10, +15, +30, +45, +60). В настоящей работе исследуется возможность модификации математических моделей, используемых в методе, таким образом, чтобы стало возможно определение как значений параметров инструментальных погрешностей при опорной температуре, так и коэффициентов их температурных зависимостей (в данной работе рассмотрены коэффициенты кусочно-линейной зависимости). При этом в процессе эксперимента изменение температуры внутри ИИБ становится не недопустимым, а наоборот, полезным. Это позволит исключить из плана эксперимента ожидание установления температурного режима и сократить время каждого эксперимента. Кроме того, определение коэффициентов температурной зависимости в крайних температурных точках позволит экстраполировать зависимости за пределы интервала, в котором проведены эксперименты. А значит, при фиксированном рабочем диапазоне температур требуемое количество экспериментов станет меньше. Как и к вращениям поворотного стенда, к изменению температуры внутри ИИБ и к точности её измерения не предъявляется слишком строгих требований. Необходимо только достаточное для хорошей наблюдаемости максимальное изменение температуры за время эксперимента (как правило, несколько градусов), но не слишком большое для выхода из зоны температурной зависимости, близкой к линейной (обычно 5–20 градусов в зависимости от типа инерциальных датчиков и конкретной температурной точки). Таким образом, требуемые эксперименты легко реализуемы и не требуют точного программного управления температурой в термокамере. Алгоритмы оценки температурных зависимостей по экспериментам с переменной температурой реализованы и протестированы на записях с ИИБ различного типа. В работе приводятся результаты обработки реальных данных и их анализ.