[an error occurred while processing this directive] [an error occurred while processing this directive]
[an error occurred while processing this directive]|
关艳霞(1987—),女,硕士研究生。E-mail:guanyanxia666@126.com。 |
收稿日期: 2025-01-16
网络出版日期: 2026-01-24
Research on Acceleration Channels’ Temperature Compensation Technology of Miniaturized Inertial Measurement
Received date: 2025-01-16
Online published: 2026-01-24
惯组内部的温度会随着工作时间不断升高,引起惯性仪表零偏和标度因数的变化,尤其在不断小型化设计后,惯组内部温度场环境更加复杂。惯组的陀螺和石英加速度计的输出受温度变化影响较为明显,导致其在导航系统中的应用受到制约。其中,惯组的加速度通道主要由加速度计、模数转换电路等组成,模数转换电路的性能指标直接影响惯组的精度。本文提出一种加速度通道的温度补偿方法,在模数转换电路无输入电流的情况下,首先在惯组整机的温度场环境中建立模数转换电路自身零位输出与惯组温度场环境之间的温度模型,对模数转换电路自身零位输出进行一次温度补偿,然后连接加速度度通道,再对加速度通道进行一次温度补偿,避免了模数转换电路独立温补时与惯组温度场环境的差异影响惯组的温补精度,最终更加精确地建立了加速度通道随温度变化的模型,提高了加速度通道的温度补偿精度。以某惯组为例,将加速度通道全温零位重复性提升至原来的2倍~10倍,标度因数全温重复性提升至原来的2倍~3倍,通过试验验证了补偿方法的有效性和可靠性,从而提高了小型化惯组在全温范围内的工作精度。
关艳霞 , 何瑮 , 梁成相 , 罗伟锋 , 韩沛学 . 小型化惯组加速度通道温度补偿技术研究[J]. 弹箭与制导学报, 2025 , 45(6) : 1211 -1218 . DOI: 10.15892/j.cnki.djzdxb.2025.06.031
The IMU’s internal temperature continuously rises with the working time,resulting in changes of the inertial sensors’ zero bias and scale factors.Especially after the miniaturization design of the IMU,its internal temperature environment field becomes more complex.The outputs of IMU’s gyros and quartz accelerometers are obviously affected by temperature changes,which restrict their application in navigation systems.The IMU’s acceleration channel is mainly composed of accelerometers and analog-to-digital conversion circuit.The analog-to-digital conversion circuit’s performance level directly affects the IMU’s accuracy.This paper proposes a temperature compensation method of the acceleration channel.Firstly,establishing the temperature model between the own output of the analog-to-digital conversion circuit when there is no input current and the inertial temperature of IMU to compensate for the own output of the circuit.Secondly,compensating the outputs when the acceleration channel is connected.The effects of the temperature differences are avoided when the analog-to-digital conversion circuit is independently compensated which affects the compensation accuracy.The model of acceleration channel variation with temperature is established more precisely,and the temperature compensation accuracy of acceleration channel is improved.Taking an IMU for example,the zero temperature repeatability of acceleration channel is increased to 2-10 times and the scale factor temperature repeatability is increased to 2-3 times,the validity and reliability of the temperature compensation method are verified by experiments,thus improving the working accuracy of the miniaturized IMU in the whole working temperature range.
| [1] |
陶彧敏. 激光陀螺惯性测量系统温度补偿技术研究[D]. 北京: 中国航天科技集团第一研究院,2017:11-13.
|
| [2] |
吕江涛, 陆俊清, 刘源远, 等. 光纤惯组温度补偿技术与试验方法研究[J]. 战术导弹控制技术, 2014, 31(1):12-14.
|
| [3] |
石玺文. 惯性测量组合温度漂移误差补偿技术研究[D]. 太原: 中北大学,2016:24-26.
|
| [4] |
赵龙, 胡少波, 纪文涛. 光纤惯组温度补偿模型和测试技术研究[J]. 导弹与航天运载技术, 2016(4):40-41.
|
| [5] |
王秋棠. 光纤惯组温度环境下的标定技术研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学,2019:35-36.
|
| [6] |
但剑晖. 高精度加速度计信号采集及温度补偿技术研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学,2017:8-10.
|
| [7] |
梁浩, 何婕, 陈善秋. 基于异构核相关向量机的激光陀螺惯导温度补偿方法[J]. 中国测试, 2022, 48(12):45-51.
|
| [8] |
张文, 王庭军, 王雷, 等. 基于PSO-BP神经网络的激光陀螺温度补偿方法[J]. 中国惯性技术学报, 2022, 30(5):653-654.
|
| [9] |
许晓伟, 赖际舟, 吕品, 等. 基于双层神经网络模型参数辨识的变结构多模型自主导航方法[J]. 中国惯性技术学报, 2021, 29(04):428-436.
|
| [10] |
宁云晖, 赵凤昊, 王凯, 等. 基于相关向量机的石英加速度计温度误差补偿方法[J]. 舰船科学技术, 2023, 45(21):172-173.
|
| [11] |
石帅帅. 基于微尺度分析方法的MEMS加速度计温漂补偿技术研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学,2022:10-13.
|
| [12] |
余馨龙, 陈佳晓, 闫文辉, 等. 基于模糊PID的微光学加速度计温度控制系统研究[J]. 弹箭与制导学报, 2022:44(5),64-65.
|
| [13] |
张子鹏, 马家君, 刘清杨, 等. 石英加速度计的高分辨率大量程I/F转换电路[J]. 仪表技术与传感器, 2023(1):23-24.
|
| [14] |
邓盼盼, 潘良, 白亮. 一种高精度加速度计数字采集电路设计[J]. 电子设计工程, 2023, 31(20):124-125.
|
| [15] |
黄武扬, 吴一, 黎坤. 基于I/F+A/D的高分辨率模数转换电路[J]. 仪表技术与传感器, 2020(1):108-109.
|
| [16] |
薛慧兵, 陈光. 加速度计数据采样电路设计及其温度补偿技术研究[J]. 导航与控制, 2024, 23(1):74-76.
|
| [17] |
黄丽娟, 卲志浩, 郑永强, 等. 加速度计I/F变换电路数字补偿方法[J]. 中国惯性技术学报, 2014, 22(4),547-549.
|
| [18] |
宋雪杰, 赵毅, 王晓东. 石英加速度计I/F转换电路软件补偿研究[J]. 导航与控制, 2010, 9(2):52-55.
|
| [19] |
张波, 张燕萍, 郭林肖, 等. 基于 VPX 架构的集成光纤惯组复合热控设计方法[J]. 中国惯性技术学报, 2024, 32(9):850-851.
|
| [20] |
李家韡, 刘德文, 陈华江, 等. 弹载微小型化三轴一体光纤陀螺组合设计[J]. 飞控与探测, 2022, 5(3),79-80.
|
| [21] |
葛颂. 石英加速度计抗冲击性能与温度特性的研究[D]. 天津: 天津大学,2016:8-12.
|
| [22] |
刘弘毅, 宋来亮, 张春熹. 三轴一体IMU组件中光纤环热分析[J]. 传感器与微系统, 2016, 35 (6):9-12.
|
| [23] |
范昶. 军用高精度惯性微系统集成技术展望[J]. 电子元件与材料, 2024, 43(10):1182-1184.
|
/
| 〈 |
|
〉 |