Preview

Радиопромышленность

Расширенный поиск

Идентификация структуры шумов микромеханических инерциальных преобразователей параметров движения

https://doi.org/10.21778/2413-9599-2019-29-2-69-75

Полный текст:

Аннотация

В статье представлены результаты анализа структуры шумов микромеханических преобразователей параметров движения – микромеханических гироскопов (ММГ) и микромеханических акселерометров (ММА) экспериментального измерительного блока бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Блок изготовлен и разработан в АО «ГИРООПТИКА» (Санкт-Петербург). В его состав входят триада LL–ММГ с диапазонами измерений ±400°/с и триада ММА осевого типа с диапазонами измерений ±50 g. Микромеханические гироскопы и акселерометры, изготавливаемые по технологиям современной микроэлектроники, относятся к перспективным приборам микросистемной техники, широко применяющимся в качестве датчиков первичной информации бесплатформенных инерциальных систем ориентации и навигации (БИСО и БИНС). На точность функционирования БИСО и БИНС существенное влияние оказывает структура шумов выходных сигналов инерциальных датчиков параметров движения. По этой причине актуальна задача идентификации шумов ММГ и ММА. Идентификация структуры шумов преобразователей угловой скорости и линейного ускорения испытуемого блока БИНС производилась методом вариации Аллана. Запись выходных сигналов преобразователей осуществлялась в нормальных климатических условиях, интервал дискретизации – 1,0 мс, длительность записи – 90 мин. Обработка выходных сигналов преобразователей выполнялась на основе специального программного обеспечения с привлечением программы AlaVar 5.2. Установлено, что преобладающими составляющими шумов преобразователей являются случайное блуждание выходного сигнала – белый шум и нестабильность нулевого сигнала – фликкер-шум. Шумы квантования в выходных сигналах преобразователей не обнаружены. Значения характеристик шума по вариации Аллана выходных сигналов преобразователей угловой скорости и линейного ускорения испытуемого блока сопоставлены с характеристиками шума наиболее совершенных модулей производства зарубежных фирм.

Об авторах

А. М. Лестев
Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
Россия

Лестев Александр Михайлович, д.ф.-м.н., профессор

190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д.67, лит. А, тел.: +7 (812)371-91-73



М. В. Фёдоров
АО «ГИРООПТИКА»
Россия

Федоров Максим Вячеславович, к.т.н., начальник отдела расчетов и моделирования

194044, Санкт-Петербург, ул. Чугунная, д.14, тел.: +7 (812) 702-42-74



С. Д. Евстафьев
АО «ГИРООПТИКА»
Россия

Евстафьев Сергей Дмитриевич, начальник отдела исследований и производства

194044, СанктПетербург, ул. Чугунная, д.14, тел.: +7 (812) 702-42-74



Список литературы

1. Бранец В. Н., Шмышевский И. П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992. 280 с.

2. IEEE Std. 1431–2004, Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Coriolis Vibratory Gyros, 2004.

3. Allan D. W. Statistics of atomic Frequency Standards. Proc. of IEEE, 1966, vol. 54, no. 2, pp. 221–230.

4. Allan D. W. History, Strengths and Weaknesses of Allan Variances and Their General Applications. Methods for navigation Sensor Performance Determination, SPb, CSRI Electropribor Publ., 2015, pp. 507–524.

5. IEEE Std. 528-2001, IEEE Standard for Inertial Sensor Terminology, IEEE Aerospace and Electronic Systems Society, 2001.

6. IEEE Std. 1545–2005, IEEE Recommended Practice for Inertial Sensor Test Equipment, Instrumentation, Data Acquisition and Analysis. IEEE Aerospace and Electronic Systems Society, 2005.

7. Сирая Т. Н. Вариации Аллана как оценка погрешности измерения // Гироскопия и навигация. 2010. № 2 (69). C. 29–36.

8. Сайт компании Analog Devices [Электронный ресурс]. URL: http://www.analog.com/en/products/sensors-mems.html (дата обращения: 27.03.2019).

9. Сайт компании Honeywell [Электронный ресурс]. URL: https://aerospace.honeywell.com/en/product-listing/sensors (дата обращения: 27.03.2019).

10. Использование вариации Аллана при исследовании характеристик микромеханических гироскопов / С.Г. Кучерков, Д.И. Лычев, А.И. Скалон, Л.А. Чертков // Гироскопия и навигация. 2003. № 2 (41). C. 98–104.

11. Результаты испытаний установочной партии микромеханических гироскопов RR-типа / В.Г. Пешехонов, Я.А. Некрасов, П. Пфлюгер, Ц. Кергерис, Х. Хаддара, А. Эльсайед // Гироскопия и навигация. 2011. № 1 (72). C. 37–48.

12. Среднеточная ИНС «АИСТ-320» с кориолисовым вибрационным гироскопом «АИСТ-100», идеология и результаты разработки, производства и испытаний / А.П. Мезенцев, Е.Н. Фролов, М.Ю. Климкин, О.А. Мезенцев // Гироскопия и навигация. 2007. № 3 (58). C. 3–19.

13. Кробка Н. И. Дифференциальные методы идентификации структуры шумов гироскопов // Гироскопия и навигация. 2011. № 1 (72). С. 59–77.

14. Krobka N. I. On the topology of the Allan Variance Graphs and Typical Misconceptions in the interpretations of the Gyro Noise Structure. Methods for navigation Sensor Performance Determination, SPb., CSRI Electropribor Publ., 2015, pp. 525–550.

15. Оценка основных характеристик бесплатформенного инерциального блока с использованием вариации Аллана / Д.А. Кутовой, П.В. Ситников, А.А. Федотов, В.Л. Якимов // Вестник СГАУ им. С.П. Королева. 2014. № 1 (43). C. 201–207.

16. Использование вариации Аллана для практического определения структуры шумов чувствительных элементов бесплатформенной инерциальной навигационной системы / В.М. Кутовой., Д.А. Кутовой, О.И. Маслова, С.Ю. Перепелкина, П.В. Ситников, А.А. Федотов // Сборник материалов XXII Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2015. C. 229–233.

17. Матвеев В. В., Погорелов М. Г. Анализ погрешностей микромеханических гироскопов методом вариаций Аллана // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып. 3. C. 123–135.

18. Lawrence C. Ng., Darry Y. P. Characterization of Ring Laser Gyro Performance Using the Allan Variance Method. Journal of Guidance Control and Dynamics, 1997, vol. 20, no. 1, pp. 211–214.


Для цитирования:


Лестев А.М., Фёдоров М.В., Евстафьев С.Д. Идентификация структуры шумов микромеханических инерциальных преобразователей параметров движения. Радиопромышленность. 2019;29(2):69-75. https://doi.org/10.21778/2413-9599-2019-29-2-69-75

For citation:


Lestev A.M., Fedorov M.V., Evstafiev S.D. Identification of the noise structure of micromechanical inertial transducers of motion parameters. Radio industry (Russia). 2019;29(2):69-75. (In Russ.) https://doi.org/10.21778/2413-9599-2019-29-2-69-75

Просмотров: 121


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2413-9599 (Print)
ISSN 2541-870X (Online)