基于MEMS器件的弹载小型惯性测量设计与标定实验

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1、论坛基于MEMS器件的弹载小型惯性测量设计与标定实验邢向明（北京航天控制仪器研究所，北京100854）[摘要]针对弹载惯性测量装置小体积、低功耗的应用需求，研制了基于16488的弹载惯性测量装置，应用六位置正反转方法在三轴速率转台上对测量装置进行模型误差系数标定。实验结果表明，应用标定后的模型误差系数对原始输出数据进行补偿后，姿态测量精度得到大幅提高，能满足弹载姿态测量精度需求。[关键词]弹载；惯性测量；MEMS；标定[中图分类号]U249.322[文献标识码]A[文章编号]1003-5451(2017)05-0005-04DesignofSmallMissileInertialMeasure

2、mentandCalibrationExperimentBasedonMEMSXINGXiang-ming(BeijingAerospaceControlInstrumentResearchInstitute,Beijing100854)[Abstract]Consideringtheapplicationrequirementsofsmall-sizedandlow-costmissileinertialmeasurementunit,anovelmissileinertialmeasurementdevicebasedon16488isdeveloped.Besides,sixpositi

3、onreversingmethodisappliedtocalibratethemodelerrorcoefficientofthemeasurementequipmentinthreeaxisrateturntable.Theresultsindicatethatattitudemeasurementaccuracyisimprovedafterutilizingthecalibratedmodelerrorcoefficienttocompensatetheoriginaloutputdatawhichmeetsthedemandofmissileattitudemeasurementac

4、curacy.[Keywords]missile-borne;inertialmeasurement;microelectromechanicalsystem;calibration[7,8]1引言术指标快速提高，并在航空、航天和广大军民领域得[9,10]到广泛应用。受限于微加工工艺限制，MEMS器件姿态测量是提高导弹命中精度的重要因素和基本误差较大、非线性较强，因此必须对其误差系数进行标[1-3][11-14]保障。由于弹载的基本环境，要求姿态测量设备需定。对于高精度的激光惯导、光纤惯导等系统通常[4]要满足小体积、低功耗的设计需求。基于MEMS惯性采取24位置和有方位基准的标定系统进行误差

5、标定。器件的姿态测量系统具有体积小、功耗低和抗冲击性能在没有方位基准条件下的标定需要改进标定方法，抵消[5,6]强的特点，在弹载姿态测量领域有良好的应用前景。地球相对惯性空间旋转等因素的影响。近年来，MEMS惯性器件及系统技术有了飞速发展、技基于以上技术背景，本文研制基于MEMS惯性测作者简介：邢向明（1979-）男，高级工程师，长期从事惯性导航与控制领域相关研究工作。·5·基于MEMS器件的弹载小型惯性测量设计与标定实验量单元ADXRS16488的姿态测量系统，并进行转台实在标定设备没有方位基准情况，本文采用设备无验标定与姿态测量精度分析。定向的六位置正反转的标定方法来标定MEMS惯性测量误

6、差系数。误差模型主要考虑到零偏、标度因数、安2姿态测量装置装误差和与比力有关等误差系数其中16488角速度误差数学模型为：[]航空遥感惯性稳定平台是一种高精度三轴伺服机GX=Kx[Dbx+ωX+ExyωY+ExzωZ+DxxAX+DxyAY+DxzAZ+εx]构，承载遥感载荷并使其稳定在地理坐标系。航空遥GY=Ky[Dby+ωY+EyxωX+EyzωZ+DyxAX+DyyAY+DyzAZ+εy]GZ=KzDbz+ωZ+EzxωX+EzyωY+DzxAX+DzyAY+DzzAZ+εz感系统安装结构以及稳定平台示意图如图1所示。[]GX=Kx[Dbx+ωX+ExyωY+

7、ExzωZ+DxxAX+DxyAY+DxzAZ+εx]GY=Ky[Dby+ωY+EyxωX+EyzωZ+DyxAX+DyyAY+DyzAZ+εy]（1）GZ=KzDbz+ωZ+EzxωX+EzyωY+DzxAX+DzyAY+DzzAZ+εz式中：Gi——i轴陀螺输出转速，°/s；Ki——i轴陀螺标度因数；Dbi——i轴陀螺零偏，°/s；ωi——载体绕i轴转动角速度，°/s；Eij——j轴角