Como componente central de un sistema de navegación inercialy nbsp;sistema de navegación, la precisión de la medición de la IMU determina directamente el rendimiento general del sistema de navegación. La calibración bidimensional de la IMU implica principalmente la calibración de los parámetros de error de los acelerómetros y giroscopios en el plano horizontal (típicamente una combinación de cabeceo-balanceo o azimut-cabeceo). Una mesa de velocidad de dos ejes, con sus capacidades de posicionamiento angular y control de actitud de alta precisión, es el equipo central para lograr esta calibración. Este artículo, basado en los estándares de la industria y las prácticas de ingeniería, detalla todo el proceso de calibración bidimensional de la IMU utilizando una y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.de dos ejes, que abarca cuatro etapas principales: preparación previa a la calibración, procedimientos de calibración principales, procesamiento y verificación de datos y pasos finales, lo que garantiza la estandarizacióny nbsp;y nbsp;repetibilidady nbsp;del proceso de calibracióny nbsp;y la fiabilidad de losy nbsp;resultados de la calibración.I. Preparativos antes de la calibración

La preparación previa a la calibración es fundamental para garantizar la precisión de la calibración. Debe llevarse a cabo en cuatro aspectos: selección e inspección de equipos, control de las condiciones ambientales, instalación y depuración de la IMU y configuración del sistema de software, para garantizar que cada paso cumpla con los requisitos de calibración.

(

El propósito de la calibración de velocidad dinámica del giroscopio es resolver su factor de escala. Utilizando la velocidad angular conocida emitida por la 1. 1. 

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un : Basado en el nivel de precisión y los requisitos de calibración de la IMU, seleccione una y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.de dos ejes que cumpla con los requisitos de precisión de la posición angular, estabilidad de la velocidad angular y perpendicularidad del eje. Para IMUs de precisión media a alta (como las IMUs de grado de navegación), la precisión de la posición angular de la mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.2. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Prepare una fuente de alimentación de alta precisión (estabilidad de voltaje de salida ≤0,1%) para alimentar la IMU, asegurando que las fluctuaciones de voltaje no introduzcan errores de medición; utilice una tarjeta de adquisición de datos (frecuencia de muestreo ≥100Hz, resolución ≥16 bits) para adquirir las señales de aceleración y velocidad angular emitidas por la IMU, así como las señales de retroalimentación de posición angular/velocidad angular de la

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una ; compruebe el sistema de control servo con la mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.instrumento de nivelacióny nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.3. Calibración y verificación de equipos: Se realiza una calibración preliminar de la

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario.de dos ejes para verificar su posición angular , y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.precisión y perpendicularidad del eje, construir una base de aislamiento de vibraciones o . Se miden los valores reales y los valores ordenados para cada eje de la mesa de velocidaden diferentes posiciones angulares para asegurar que las desviaciones estén dentro de los límites aceptables. Se comprueba el plano de referencia horizontal de la mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.5 y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.(Ⅱ) Control de las condiciones ambientales

El propósito de la calibración de velocidad dinámica del giroscopio es resolver su factor de escala. Utilizando la velocidad angular conocida emitida por la Control de temperatura: Los parámetros de error de la IMU se ven significativamente afectados por la temperatura. La temperatura del entorno de calibración debe controlarse a (20±2)℃, y la tasa de cambio de temperatura debe ser ≤0,5℃/h. Esto se puede lograr a través de un laboratorio de temperatura constante o un sistema de control de temperatura para asegurar la estabilidad de la temperatura durante la calibración y reducir el impacto de la deriva de temperatura en los resultados de la calibración.

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un Control de vibraciones e interferencias: El entorno de calibración debe estar lejos de fuentes de vibración (como máquinas herramienta, ventiladores

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una vehículos pesados, etc. ), y se deben tomar medidas de aislamiento de vibraciones en el suelo (como construir una base de aislamiento de vibraciones o instalar almohadillas de aislamiento de vibraciones) para asegurar que la aceleración de vibración ambiental sea ≤0,01 g. Al mismo tiempo, evite las fuertes interferencias electromagnéticas y conecte a tierra la mesa de velocidad, la IMU y el equipo de adquisición de datos (resistencia de puesta a tierra ≤4Ω) para reducir la interferencia de ruido electromagnético en la señal de salida de la IMU.3. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Para las IMUs que dependen de la presión del aire para la calibración (como algunas IMUs combinadas con barómetros), la presión del aire ambiente debe estabilizarse a la presión atmosférica estándar (101,325 kPa±1 kPa), y la humedad relativa debe controlarse entre el 40 % y el 60 % para evitar que los cambios de humedad hagan que los circuitos internos de la IMU se humedezcan o que el rendimiento del aislamiento se deteriore.

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario.Ⅲ) Instalación y depuración de la IMU

El propósito de la calibración de velocidad dinámica del giroscopio es resolver su factor de escala. Utilizando la velocidad angular conocida emitida por la Instalación mecánica: Asegure la IMU a la

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un , asegurando que el eje de detección de la IMU esté alineado con los ejes de coordenadas de la velocidady nbsp;de la mesa. Típicamente, el eje X de la IMU debe ser paralelo al eje de rotación del eje interior (o exterior) de la velocidadvelocidadResultados de la calibración: sesgo cero y factor de escala del acelerómetro, sesgo cero y factor de escala del giroscopio, resultados del análisis residual, resultados de la verificación de repetibilidad y resultados de la verificación de precisión;2. : La precisión de la alineación entre la IMU y la

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una se calibra utilizando un nivel y un instrumento de posicionamiento láser. Primero, ajuste la mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.3. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Conecte la IMU a la fuente de alimentación y a la tarjeta de adquisición de datos, asegurando un cableado seguro y un buen contacto para evitar la pérdida o distorsión de la señal causada por conexiones sueltas. Encienda y precaliente la IMU; el tiempo de precalentamiento depende del tipo de IMU (las IMUs de grado de navegación suelen requerir de 30 a 60 minutos, las IMUs de grado de consumidor requieren de 10 a 20 minutos) para permitir que la temperatura interna de la IMU se estabilice. Durante el precalentamiento, supervise la estabilidad de la señal de salida de la IMU. Si se producen fluctuaciones de la señal, ruido excesivo u otras anomalías, solucione los problemas del cableado o del equipo.

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario.Ⅳ) Configuración del sistema de software

El propósito de la calibración de velocidad dinámica del giroscopio es resolver su factor de escala. Utilizando la velocidad angular conocida emitida por la Configuración del software de control: Instale el software de control de la

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un y nbsp;de la mesa de dos ejes y configure los parámetros del eje de la velocidady nbsp;de la mesa (como el diámetro del eje, la relación de transmisión), el modo de control (estático/dinámico), la posición angular/velocidad angular configuraciónvelocidady nbsp;de la mesa se haya estabilizado, evitando la interferencia de la señal durante el proceso de transición.2. : Depure el software de adquisición de datos, estableciendo parámetros como la frecuencia de muestreo, la duración del muestreo y el formato de almacenamiento de datos (por ejemplo, archivo CSV, MAT). Establezca un mecanismo de adquisición síncrona para la señal de salida de la IMU y la señal de retroalimentación de la

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una , asegurando que sus marcas de tiempo estén alineadas con un error ≤1 ms. Verifique la integridad y precisión de la adquisición de datos a través de pruebas de adquisición simuladas y solucione problemas como la pérdida de datos y los retrasos.3. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Basado en los requisitos de calibración (como la calibración del sesgo/factor de escala del acelerómetro, la calibración del sesgo/factor de escala del giroscopio), implemente el algoritmo de calibración correspondiente (como el método de mínimos cuadrados, el método del filtro de Kalman). Inicialice los parámetros del algoritmo, como el número de iteraciones y el umbral de convergencia, para asegurar que el algoritmo pueda resolver con precisión los parámetros de error de la IMU.

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario.El proceso de calibración principal gira en torno a los dos componentes principales de la IMU: el acelerómetro y el giroscopio. Basado en las capacidades de posicionamiento estático y control de velocidad dinámica de la mesa de velocidad

de dos ejes, los parámetros de error en las dos dimensiones se calibran paso a paso. Este proceso toma la calibración bidimensional "cabeceo-balanceo" como ejemplo, que abarca tres pasos clave: calibración estática del acelerómetro, calibración estática del sesgo cero del giroscopio y calibración de velocidad dinámica del giroscopio.

(y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.) Calibración estática del acelerómetro

El propósito de la calibración de velocidad dinámica del giroscopio es resolver su factor de escala. Utilizando la velocidad angular conocida emitida por la 1. Planificación de la actitud para la calibración

: Basado en las direcciones bidimensionales de cabeceo y balanceo, se planifican seis actitudes estáticas típicas (asegurando que la aceleración gravitacional pueda cubrir completamente los ejes sensibles X, Y y Z del acelerómetro). Las actitudes específicas son las siguientes: ① Cabeceo 0°, Balanceo 0° (eje Z positivo en la dirección de la gravedad); ② Cabeceo 0°, Balanceo 180° (eje Z negativo en la dirección de la gravedad); ③ Cabeceo 90°, Balanceo 0° (eje X positivo en la dirección de la gravedad); ④ Cabeceo 90°, Balanceo 180° (eje X negativo en la dirección de la gravedad); ⑤ Cabeceo 0°, Balanceo 90° (eje Y positivo en la dirección de la gravedad); ⑥ Cabeceo 0°, Balanceo 270° (eje Y negativo en la dirección de la gravedad).

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un Ajuste y estabilización de la actitud: Los comandos de posición angular para cada actitud se envían secuencialmente a través del software de control de la

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una de dos ejes. Después de que la mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.3. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Después de que cada actitud se estabiliza, se activa el software de adquisición de datos para adquirir las señales de aceleración de los ejes X, Y y Z emitidas por la IMU. La duración del muestreo es ≥10 s, y la frecuencia de muestreo es ≥100 Hz. Simultáneamente, se registra la posición angular real de la

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario.(entrada de referencia ω), y almacene los datos de acuerdo con el punto de velocidad y la dimensión.4. Establecimiento del modelo de error y solución de parámetros: Se establece el modelo de error del acelerómetro, ignorando los errores de acoplamiento cruzado (que se pueden simplificar en la calibración bidimensional). El modelo de error es el siguiente:

Donde a es la aceleración del i-ésimo eje emitido por la IMU, K es el factor de escala del i-ésimo eje, a es la aceleración de referencia del i-ésimo eje (proyección de la aceleración gravitacional), y b es el sesgo cero del i-ésimo eje. Basado en la aceleración de referencia a (calculada a partir de θ y φ, como la aceleración de referencia del eje Z a=g·cosθ·cosφ, la aceleración de referencia del eje X a=g·sinθ, la aceleración de referencia del eje Y a=g·sinφ·cosθ, donde g es la aceleración gravitacional, tomada como 9,80665 m/s²) y el a correspondiente, K y b se resuelven utilizando el método de mínimos cuadrados.(

Ⅱ)

Calibración estática del sesgo cero del giroscopio

El propósito de la calibración de velocidad dinámica del giroscopio es resolver su factor de escala. Utilizando la velocidad angular conocida emitida por la (Ⅲ)

Calibración de velocidad dinámica del giroscopio

El propósito de la calibración de velocidad dinámica del giroscopio es resolver su factor de escala. Utilizando la velocidad angular conocida emitida por la mesa de velocidadde dos ejes como entrada de referencia, se establece un modelo de error y se resuelve el factor de escala midiendo la señal de salida del giroscopio.

1. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Seleccione una actitud horizontal con cabeceo de 0° y balanceo de 0°. En esta actitud, la IMU no tiene entrada de velocidad angular, y la salida del giroscopio solo contiene sesgo cero y ruido. La

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un no necesita girar en esta actitud; simplemente mantenga la plataforma horizontal y estable.2. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Inicie el software de adquisición de datos y adquiera las señales de salida de los ejes X, Y y Z del giroscopio. El tiempo de muestreo debe ser ≥60 minutos y la frecuencia de muestreo ≥100 Hz. Durante el proceso de adquisición, supervise continuamente la temperatura ambiente y la actitud de la

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una y nbsp;de la mesa para asegurar la estabilidad de la temperatura (fluctuación ≤0,2℃) y sin deriva de la actitud (desviación ≤5″) para evitar la introducción de errores adicionales de factores externos.3. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Los datos de salida del giroscopio adquiridos se preprocesan para eliminar los valores atípicos (utilizando el criterio 3σ), y luego se calcula el valor promedio de la señal de salida de cada eje. Este valor promedio es el sesgo cero estático b del giroscopio (i=X,Y,Z). Al mismo tiempo, se calcula la desviación estándar de los datos para evaluar el nivel de ruido del giroscopio. Si la desviación estándar es demasiado grande (excede las especificaciones técnicas de la IMU), se deben investigar fallas en el equipo o interferencias ambientales.

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario.Planificación de puntos de velocidad: Basado en el rango de la IMU y el escenario de aplicación real, planifique puntos de velocidad dinámica en las dimensiones de cabeceo y balanceo. Seleccione de 5 a 7 puntos de velocidad para cada dimensión, cubriendo velocidades hacia adelante y hacia atrás (por ejemplo, -100°/s, -50°/s, 0°/s, 50°/s, 100°/s), donde el punto de velocidad de 0°/s se utiliza para verificar la consistencia del sesgo cero estático. La selección de los puntos de velocidad debe asegurar que no excedan el rango de la IMU y que la

pueda emitir la velocidad de forma estable (estabilidad de la velocidad ≤ 0,1°/s).5. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Los comandos para cada punto de velocidad se envían secuencialmente en las dimensiones de cabeceo y balanceo a través del software de control de la

de dos ejes. Después de que la mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.6. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Después de que cada punto de velocidad se estabiliza, inicie el software de adquisición de datos para adquirir la señal de salida del eje sensible correspondiente del giroscopio (por ejemplo, adquiera la salida del giroscopio del eje X cuando gire en la dimensión de cabeceo, y adquiera la salida del giroscopio del eje Y cuando gire en la dimensión de balanceo). El tiempo de muestreo es ≥10 s, y la frecuencia de muestreo es ≥100 Hz. Al mismo tiempo, registre la velocidad angular real de la

Verificación de la estabilidad de la temperatura (opcional)(entrada de referencia ω), y almacene los datos de acuerdo con el punto de velocidad y la dimensión.7. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Se establece un modelo de error de velocidad para el giroscopio, ignorando los errores de acoplamiento cruzado. El modelo es el siguiente:

Almacenamiento de clasificación de datosDonde ω es la velocidad angular de salida del i-ésimo eje del giroscopio, K es el factor de escala del i-ésimo eje, ω es la velocidad angular de referencia del i-ésimo eje (la velocidad de salida real de la mesa de velocidad

), y b es el sesgo cero estático del i-ésimo eje (ya resuelto en la calibración estática). Sustituya ω y el ω correspondiente en cada punto de velocidad en el modelo, y resuelva K utilizando el método de mínimos cuadrados.

Ⅲ. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.El procesamiento y la verificación de datos son pasos clave para asegurar la fiabilidad de los resultados de la calibración. Los datos sin procesar recopilados deben preprocesarse, y después de resolver los parámetros de error, se deben realizar análisis residuales, verificación de repetibilidad y verificación de precisión. Si la verificación falla, el proceso debe volver al procedimiento de calibración principal para volver a calibrar.

1. Eliminación de valores atípicos

: Se utiliza el criterio 3σ o el criterio de Grubbs para detectar y eliminar los valores atípicos de los datos originales (señales de aceleración, velocidad angular). Para el criterio 3σ, se calcula la media μ y la desviación estándar σ de los datos. Los datos que exceden el rango [μ-3σ, μ+3σ] se identifican como valores atípicos y se reemplazan por interpolación de datos adyacentes o se eliminan directamente.

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un Filtrado: Los datos sin procesar preprocesados se filtran paso bajo para eliminar el ruido de alta frecuencia. Se selecciona un filtro paso bajo de Butterworth, y la frecuencia de corte se determina en función del ancho de banda de la IMU (generalmente de 1/5 a 1/3 del ancho de banda de la IMU) para evitar el sobre-filtrado y la distorsión de la señal. Los datos filtrados se utilizan para el cálculo posterior de los parámetros de error.

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una Alineación de sincronización de datos: Para abordar la discrepancia de la marca de tiempo entre la señal de salida de la IMU y la señal de retroalimentación de la

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario., se utiliza la interpolación lineal para la alineación de sincronización. Esto asegura que cada conjunto de datos de salida de la IMU corresponda a una actitud o estado de velocidad precisos de la mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.4. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.Sustituya los datos preprocesados en los modelos de error del acelerómetro y el giroscopio, y utilice el método de mínimos cuadrados para resolver los parámetros de error, como el sesgo cero y el factor de escala. Para escenarios complejos, se puede utilizar el método del filtro de Kalman para optimizar los resultados de la solución de parámetros, mejorando la precisión y estabilidad de la estimación de parámetros.

Análisis residual: Calcule los residuos entre los valores observados (salida de la IMU) y las predicciones del modelo en cada actitud/punto de velocidad calibrado. Los residuos reflejan la precisión del ajuste del modelo de error. Si la media de los residuos está cerca de 0 y la desviación estándar es pequeña (desviación estándar residual de aceleración ≤ 0,002 g, desviación estándar residual de velocidad angular ≤ 0,1°/s), indica que el modelo se ajusta bien. Si los residuos son demasiado grandes o muestran una tendencia clara, el modelo de error (por ejemplo, considerando el error de acoplamiento cruzado) o la validez de los datos de calibración deben volver a examinarse.6. Verificación de repetibilidad: Bajo las mismas condiciones ambientales y procedimientos de calibración, realice tres experimentos de calibración completos y determine los parámetros de error para cada calibración. Calcule el coeficiente de variación (la relación entre la desviación estándar y la media) de los tres parámetros. Si el coeficiente de variación es ≤1%, los resultados de la calibración tienen buena repetibilidad; si el coeficiente de variación es demasiado grande, se deben investigar problemas como la estabilidad del equipo y las interferencias ambientales, y se debe realizar una nueva calibración.7. 

: Seleccione puntos de actitud/velocidad no involucrados en la calibración como puntos de verificación. Sustituya los parámetros de error calibrados en el modelo de error para compensar la salida de la IMU, y calcule el error entre la salida de la IMU compensada y la entrada de referencia. Si el error compensado cumple con las especificaciones técnicas de la IMU (por ejemplo, error de medición de aceleración ≤ 0,01 g, error de medición de velocidad angular ≤ 0,5°/s), la precisión de la calibración es satisfactoria. Si el error no cumple con los requisitos, el proceso de calibración debe optimizarse nuevamente (por ejemplo, agregar más puntos de actitud/velocidad para la calibración, ajustar el modelo de error), y se debe realizar la calibración nuevamente.8. 

Verificación de la estabilidad de la temperatura (opcional): Si la IMU necesita operar en un amplio rango de temperatura, se pueden repetir los experimentos de calibración en diferentes puntos de temperatura (por ejemplo, -10℃, 0℃, 20℃, 40℃, 60℃) para verificar la variación de los parámetros de error con la temperatura. Se puede establecer un modelo de compensación de temperatura para los parámetros de error para mejorar la precisión de la medición de la IMU en diferentes condiciones de temperatura.9. 

Almacenamiento de clasificación de datos: Los datos sin procesar preprocesados, los resultados de la solución de parámetros de error, los informes de análisis residuales, los resultados de la verificación, etc., se clasifican y almacenan de acuerdo con la fecha de calibración, el número de IMU y las condiciones ambientales de calibración. Los formatos de almacenamiento de datos adoptan formatos comunes (como CSV, MAT, PDF) para asegurar la legibilidad y trazabilidad de los datos.10. 

Copia de seguridad de datos: Realice múltiples copias de seguridad de los datos archivados (como discos duros locales y almacenamiento en la nube) para evitar la pérdida de datos. Los datos de copia de seguridad deben tener nombres de archivo y documentos explicativos claramente etiquetados, que definan claramente el objetivo, el proceso y las condiciones correspondientes.Ⅳ.

Trabajo finalLos pasos finales incluyen principalmente el archivo de los datos de calibración, la restauración y el mantenimiento del equipo, y la preparación de un informe de calibración para asegurar la trazabilidad del proceso de calibración y proporcionar una base para el uso y el mantenimiento posterior de la IMU. El informe de calibración es un resumen del trabajo de calibración y debe registrar de forma completa y precisa el proceso y los resultados de la calibración, que incluye principalmente lo siguiente:1. 

Apagado y desmontaje del equipo: Después de la calibración, apague la alimentación de la mesa de velocidad

de dos ejes, la IMU y el equipo de adquisición de datos. Desconecte la IMU del accesorio en secuencia y retire la IMU. Evite colisiones y vibraciones durante el desmontaje para proteger los componentes sensibles de la IMU.2. 

Equipo

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un impieza y my nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Limpie la

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una de dos ejes, el sistema de ejes y los accesorios para eliminar el polvo y los residuos; realice una inspección visual de la IMU para asegurar que no esté dañada y que los puertos de cableado estén limpios. Registre el estado de uso y los detalles de mantenimiento del equipo para proporcionar una base para la calibración periódica del equipo.3. Restauración de los parámetros del equipo: Restaure los parámetros de la mesa de velocidadde dos ejes y el equipo de adquisición de datos a sus estados predeterminados, cierre el software de control y el software de adquisición, y asegure que el equipo esté en un estado de espera seguro.El informe de calibración

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario.:(1) y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.(2) 

velocidadde dos ejes y clase de precisión, modelo del equipo de adquisición de datos y parámetros de muestreo, y lista de equipos auxiliares;(3) 

Condiciones ambientales de calibración: temperatura, humedad, presión del aire, vibración;(4) 

Descripción del proceso de calibración: planificación del punto de actitud/velocidad de calibración, parámetros de adquisición de datos, modelo de error y algoritmo de solución;(5) Resultados de la calibración: sesgo cero y factor de escala del acelerómetro, sesgo cero y factor de escala del giroscopio, resultados del análisis residual, resultados de la verificación de repetibilidad y resultados de la verificación de precisión;(6) 

Conclusiones y recomendaciones: si los resultados de la calibración cumplen con los estándares, recomendaciones para el uso de la IMU (como la compensación de temperatura, el ciclo de recalibración periódica) y recomendaciones para el mantenimiento del equipo.Ⅴ.

PrecaucionesEn resumen, el procedimiento estándar para la calibración bidimensional de la IMU utilizando una

mesa de velocidadde dos ejes debe seguir estrictamente la secuencia lógica de "preparación previa a la calibración - calibración principal - procesamiento y verificación de datos - finalización del

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Procedimiento estándar para la calibración bidimensional de IMU utilizando una mesa giratoria de dos ejes

Procedimiento estándar para la calibración bidimensional de IMU utilizando una mesa giratoria de dos ejes

Como componente central de un sistema de navegación inercialy nbsp;sistema de navegación, la precisión de la medición de la IMU determina directamente el rendimiento general del sistema de navegación. La calibración bidimensional de la IMU implica principalmente la calibración de los parámetros de error de los acelerómetros y giroscopios en el plano horizontal (típicamente una combinación de cabeceo-balanceo o azimut-cabeceo). Una mesa de velocidad de dos ejes, con sus capacidades de posicionamiento angular y control de actitud de alta precisión, es el equipo central para lograr esta calibración. Este artículo, basado en los estándares de la industria y las prácticas de ingeniería, detalla todo el proceso de calibración bidimensional de la IMU utilizando una y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.de dos ejes, que abarca cuatro etapas principales: preparación previa a la calibración, procedimientos de calibración principales, procesamiento y verificación de datos y pasos finales, lo que garantiza la estandarizacióny nbsp;y nbsp;repetibilidady nbsp;del proceso de calibracióny nbsp;y la fiabilidad de losy nbsp;resultados de la calibración.I. Preparativos antes de la calibración

La preparación previa a la calibración es fundamental para garantizar la precisión de la calibración. Debe llevarse a cabo en cuatro aspectos: selección e inspección de equipos, control de las condiciones ambientales, instalación y depuración de la IMU y configuración del sistema de software, para garantizar que cada paso cumpla con los requisitos de calibración.

(

El propósito de la calibración de velocidad dinámica del giroscopio es resolver su factor de escala. Utilizando la velocidad angular conocida emitida por la 1. 1. 

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un : Basado en el nivel de precisión y los requisitos de calibración de la IMU, seleccione una y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.de dos ejes que cumpla con los requisitos de precisión de la posición angular, estabilidad de la velocidad angular y perpendicularidad del eje. Para IMUs de precisión media a alta (como las IMUs de grado de navegación), la precisión de la posición angular de la mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.2. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Prepare una fuente de alimentación de alta precisión (estabilidad de voltaje de salida ≤0,1%) para alimentar la IMU, asegurando que las fluctuaciones de voltaje no introduzcan errores de medición; utilice una tarjeta de adquisición de datos (frecuencia de muestreo ≥100Hz, resolución ≥16 bits) para adquirir las señales de aceleración y velocidad angular emitidas por la IMU, así como las señales de retroalimentación de posición angular/velocidad angular de la

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una ; compruebe el sistema de control servo con la mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.instrumento de nivelacióny nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.3. Calibración y verificación de equipos: Se realiza una calibración preliminar de la

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario.de dos ejes para verificar su posición angular , y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.precisión y perpendicularidad del eje, construir una base de aislamiento de vibraciones o . Se miden los valores reales y los valores ordenados para cada eje de la mesa de velocidaden diferentes posiciones angulares para asegurar que las desviaciones estén dentro de los límites aceptables. Se comprueba el plano de referencia horizontal de la mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.5 y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.(Ⅱ) Control de las condiciones ambientales

El propósito de la calibración de velocidad dinámica del giroscopio es resolver su factor de escala. Utilizando la velocidad angular conocida emitida por la Control de temperatura: Los parámetros de error de la IMU se ven significativamente afectados por la temperatura. La temperatura del entorno de calibración debe controlarse a (20±2)℃, y la tasa de cambio de temperatura debe ser ≤0,5℃/h. Esto se puede lograr a través de un laboratorio de temperatura constante o un sistema de control de temperatura para asegurar la estabilidad de la temperatura durante la calibración y reducir el impacto de la deriva de temperatura en los resultados de la calibración.

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un Control de vibraciones e interferencias: El entorno de calibración debe estar lejos de fuentes de vibración (como máquinas herramienta, ventiladores

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una vehículos pesados, etc. ), y se deben tomar medidas de aislamiento de vibraciones en el suelo (como construir una base de aislamiento de vibraciones o instalar almohadillas de aislamiento de vibraciones) para asegurar que la aceleración de vibración ambiental sea ≤0,01 g. Al mismo tiempo, evite las fuertes interferencias electromagnéticas y conecte a tierra la mesa de velocidad, la IMU y el equipo de adquisición de datos (resistencia de puesta a tierra ≤4Ω) para reducir la interferencia de ruido electromagnético en la señal de salida de la IMU.3. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Para las IMUs que dependen de la presión del aire para la calibración (como algunas IMUs combinadas con barómetros), la presión del aire ambiente debe estabilizarse a la presión atmosférica estándar (101,325 kPa±1 kPa), y la humedad relativa debe controlarse entre el 40 % y el 60 % para evitar que los cambios de humedad hagan que los circuitos internos de la IMU se humedezcan o que el rendimiento del aislamiento se deteriore.

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario.Ⅲ) Instalación y depuración de la IMU

El propósito de la calibración de velocidad dinámica del giroscopio es resolver su factor de escala. Utilizando la velocidad angular conocida emitida por la Instalación mecánica: Asegure la IMU a la

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un , asegurando que el eje de detección de la IMU esté alineado con los ejes de coordenadas de la velocidady nbsp;de la mesa. Típicamente, el eje X de la IMU debe ser paralelo al eje de rotación del eje interior (o exterior) de la velocidadvelocidadResultados de la calibración: sesgo cero y factor de escala del acelerómetro, sesgo cero y factor de escala del giroscopio, resultados del análisis residual, resultados de la verificación de repetibilidad y resultados de la verificación de precisión;2. : La precisión de la alineación entre la IMU y la

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una se calibra utilizando un nivel y un instrumento de posicionamiento láser. Primero, ajuste la mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.3. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Conecte la IMU a la fuente de alimentación y a la tarjeta de adquisición de datos, asegurando un cableado seguro y un buen contacto para evitar la pérdida o distorsión de la señal causada por conexiones sueltas. Encienda y precaliente la IMU; el tiempo de precalentamiento depende del tipo de IMU (las IMUs de grado de navegación suelen requerir de 30 a 60 minutos, las IMUs de grado de consumidor requieren de 10 a 20 minutos) para permitir que la temperatura interna de la IMU se estabilice. Durante el precalentamiento, supervise la estabilidad de la señal de salida de la IMU. Si se producen fluctuaciones de la señal, ruido excesivo u otras anomalías, solucione los problemas del cableado o del equipo.

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario.Ⅳ) Configuración del sistema de software

El propósito de la calibración de velocidad dinámica del giroscopio es resolver su factor de escala. Utilizando la velocidad angular conocida emitida por la Configuración del software de control: Instale el software de control de la

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un y nbsp;de la mesa de dos ejes y configure los parámetros del eje de la velocidady nbsp;de la mesa (como el diámetro del eje, la relación de transmisión), el modo de control (estático/dinámico), la posición angular/velocidad angular configuraciónvelocidady nbsp;de la mesa se haya estabilizado, evitando la interferencia de la señal durante el proceso de transición.2. : Depure el software de adquisición de datos, estableciendo parámetros como la frecuencia de muestreo, la duración del muestreo y el formato de almacenamiento de datos (por ejemplo, archivo CSV, MAT). Establezca un mecanismo de adquisición síncrona para la señal de salida de la IMU y la señal de retroalimentación de la

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una , asegurando que sus marcas de tiempo estén alineadas con un error ≤1 ms. Verifique la integridad y precisión de la adquisición de datos a través de pruebas de adquisición simuladas y solucione problemas como la pérdida de datos y los retrasos.3. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Basado en los requisitos de calibración (como la calibración del sesgo/factor de escala del acelerómetro, la calibración del sesgo/factor de escala del giroscopio), implemente el algoritmo de calibración correspondiente (como el método de mínimos cuadrados, el método del filtro de Kalman). Inicialice los parámetros del algoritmo, como el número de iteraciones y el umbral de convergencia, para asegurar que el algoritmo pueda resolver con precisión los parámetros de error de la IMU.

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario.El proceso de calibración principal gira en torno a los dos componentes principales de la IMU: el acelerómetro y el giroscopio. Basado en las capacidades de posicionamiento estático y control de velocidad dinámica de la mesa de velocidad

de dos ejes, los parámetros de error en las dos dimensiones se calibran paso a paso. Este proceso toma la calibración bidimensional "cabeceo-balanceo" como ejemplo, que abarca tres pasos clave: calibración estática del acelerómetro, calibración estática del sesgo cero del giroscopio y calibración de velocidad dinámica del giroscopio.

(y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.) Calibración estática del acelerómetro

El propósito de la calibración de velocidad dinámica del giroscopio es resolver su factor de escala. Utilizando la velocidad angular conocida emitida por la 1. Planificación de la actitud para la calibración

: Basado en las direcciones bidimensionales de cabeceo y balanceo, se planifican seis actitudes estáticas típicas (asegurando que la aceleración gravitacional pueda cubrir completamente los ejes sensibles X, Y y Z del acelerómetro). Las actitudes específicas son las siguientes: ① Cabeceo 0°, Balanceo 0° (eje Z positivo en la dirección de la gravedad); ② Cabeceo 0°, Balanceo 180° (eje Z negativo en la dirección de la gravedad); ③ Cabeceo 90°, Balanceo 0° (eje X positivo en la dirección de la gravedad); ④ Cabeceo 90°, Balanceo 180° (eje X negativo en la dirección de la gravedad); ⑤ Cabeceo 0°, Balanceo 90° (eje Y positivo en la dirección de la gravedad); ⑥ Cabeceo 0°, Balanceo 270° (eje Y negativo en la dirección de la gravedad).

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un Ajuste y estabilización de la actitud: Los comandos de posición angular para cada actitud se envían secuencialmente a través del software de control de la

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una de dos ejes. Después de que la mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.3. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Después de que cada actitud se estabiliza, se activa el software de adquisición de datos para adquirir las señales de aceleración de los ejes X, Y y Z emitidas por la IMU. La duración del muestreo es ≥10 s, y la frecuencia de muestreo es ≥100 Hz. Simultáneamente, se registra la posición angular real de la

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario.(entrada de referencia ω), y almacene los datos de acuerdo con el punto de velocidad y la dimensión.4. Establecimiento del modelo de error y solución de parámetros: Se establece el modelo de error del acelerómetro, ignorando los errores de acoplamiento cruzado (que se pueden simplificar en la calibración bidimensional). El modelo de error es el siguiente:

Donde a es la aceleración del i-ésimo eje emitido por la IMU, K es el factor de escala del i-ésimo eje, a es la aceleración de referencia del i-ésimo eje (proyección de la aceleración gravitacional), y b es el sesgo cero del i-ésimo eje. Basado en la aceleración de referencia a (calculada a partir de θ y φ, como la aceleración de referencia del eje Z a=g·cosθ·cosφ, la aceleración de referencia del eje X a=g·sinθ, la aceleración de referencia del eje Y a=g·sinφ·cosθ, donde g es la aceleración gravitacional, tomada como 9,80665 m/s²) y el a correspondiente, K y b se resuelven utilizando el método de mínimos cuadrados.(

Ⅱ)

Calibración estática del sesgo cero del giroscopio

El propósito de la calibración de velocidad dinámica del giroscopio es resolver su factor de escala. Utilizando la velocidad angular conocida emitida por la (Ⅲ)

Calibración de velocidad dinámica del giroscopio

El propósito de la calibración de velocidad dinámica del giroscopio es resolver su factor de escala. Utilizando la velocidad angular conocida emitida por la mesa de velocidadde dos ejes como entrada de referencia, se establece un modelo de error y se resuelve el factor de escala midiendo la señal de salida del giroscopio.

1. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Seleccione una actitud horizontal con cabeceo de 0° y balanceo de 0°. En esta actitud, la IMU no tiene entrada de velocidad angular, y la salida del giroscopio solo contiene sesgo cero y ruido. La

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un no necesita girar en esta actitud; simplemente mantenga la plataforma horizontal y estable.2. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Inicie el software de adquisición de datos y adquiera las señales de salida de los ejes X, Y y Z del giroscopio. El tiempo de muestreo debe ser ≥60 minutos y la frecuencia de muestreo ≥100 Hz. Durante el proceso de adquisición, supervise continuamente la temperatura ambiente y la actitud de la

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una y nbsp;de la mesa para asegurar la estabilidad de la temperatura (fluctuación ≤0,2℃) y sin deriva de la actitud (desviación ≤5″) para evitar la introducción de errores adicionales de factores externos.3. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Los datos de salida del giroscopio adquiridos se preprocesan para eliminar los valores atípicos (utilizando el criterio 3σ), y luego se calcula el valor promedio de la señal de salida de cada eje. Este valor promedio es el sesgo cero estático b del giroscopio (i=X,Y,Z). Al mismo tiempo, se calcula la desviación estándar de los datos para evaluar el nivel de ruido del giroscopio. Si la desviación estándar es demasiado grande (excede las especificaciones técnicas de la IMU), se deben investigar fallas en el equipo o interferencias ambientales.

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario.Planificación de puntos de velocidad: Basado en el rango de la IMU y el escenario de aplicación real, planifique puntos de velocidad dinámica en las dimensiones de cabeceo y balanceo. Seleccione de 5 a 7 puntos de velocidad para cada dimensión, cubriendo velocidades hacia adelante y hacia atrás (por ejemplo, -100°/s, -50°/s, 0°/s, 50°/s, 100°/s), donde el punto de velocidad de 0°/s se utiliza para verificar la consistencia del sesgo cero estático. La selección de los puntos de velocidad debe asegurar que no excedan el rango de la IMU y que la

pueda emitir la velocidad de forma estable (estabilidad de la velocidad ≤ 0,1°/s).5. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Los comandos para cada punto de velocidad se envían secuencialmente en las dimensiones de cabeceo y balanceo a través del software de control de la

de dos ejes. Después de que la mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.6. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Después de que cada punto de velocidad se estabiliza, inicie el software de adquisición de datos para adquirir la señal de salida del eje sensible correspondiente del giroscopio (por ejemplo, adquiera la salida del giroscopio del eje X cuando gire en la dimensión de cabeceo, y adquiera la salida del giroscopio del eje Y cuando gire en la dimensión de balanceo). El tiempo de muestreo es ≥10 s, y la frecuencia de muestreo es ≥100 Hz. Al mismo tiempo, registre la velocidad angular real de la

Verificación de la estabilidad de la temperatura (opcional)(entrada de referencia ω), y almacene los datos de acuerdo con el punto de velocidad y la dimensión.7. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Se establece un modelo de error de velocidad para el giroscopio, ignorando los errores de acoplamiento cruzado. El modelo es el siguiente:

Almacenamiento de clasificación de datosDonde ω es la velocidad angular de salida del i-ésimo eje del giroscopio, K es el factor de escala del i-ésimo eje, ω es la velocidad angular de referencia del i-ésimo eje (la velocidad de salida real de la mesa de velocidad

), y b es el sesgo cero estático del i-ésimo eje (ya resuelto en la calibración estática). Sustituya ω y el ω correspondiente en cada punto de velocidad en el modelo, y resuelva K utilizando el método de mínimos cuadrados.

Ⅲ. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.El procesamiento y la verificación de datos son pasos clave para asegurar la fiabilidad de los resultados de la calibración. Los datos sin procesar recopilados deben preprocesarse, y después de resolver los parámetros de error, se deben realizar análisis residuales, verificación de repetibilidad y verificación de precisión. Si la verificación falla, el proceso debe volver al procedimiento de calibración principal para volver a calibrar.

 

1. Eliminación de valores atípicos

: Se utiliza el criterio 3σ o el criterio de Grubbs para detectar y eliminar los valores atípicos de los datos originales (señales de aceleración, velocidad angular). Para el criterio 3σ, se calcula la media μ y la desviación estándar σ de los datos. Los datos que exceden el rango [μ-3σ, μ+3σ] se identifican como valores atípicos y se reemplazan por interpolación de datos adyacentes o se eliminan directamente.

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un Filtrado: Los datos sin procesar preprocesados se filtran paso bajo para eliminar el ruido de alta frecuencia. Se selecciona un filtro paso bajo de Butterworth, y la frecuencia de corte se determina en función del ancho de banda de la IMU (generalmente de 1/5 a 1/3 del ancho de banda de la IMU) para evitar el sobre-filtrado y la distorsión de la señal. Los datos filtrados se utilizan para el cálculo posterior de los parámetros de error.

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una Alineación de sincronización de datos: Para abordar la discrepancia de la marca de tiempo entre la señal de salida de la IMU y la señal de retroalimentación de la

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario., se utiliza la interpolación lineal para la alineación de sincronización. Esto asegura que cada conjunto de datos de salida de la IMU corresponda a una actitud o estado de velocidad precisos de la mesa de velocidady nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.4. y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.Sustituya los datos preprocesados en los modelos de error del acelerómetro y el giroscopio, y utilice el método de mínimos cuadrados para resolver los parámetros de error, como el sesgo cero y el factor de escala. Para escenarios complejos, se puede utilizar el método del filtro de Kalman para optimizar los resultados de la solución de parámetros, mejorando la precisión y estabilidad de la estimación de parámetros.

Análisis residual: Calcule los residuos entre los valores observados (salida de la IMU) y las predicciones del modelo en cada actitud/punto de velocidad calibrado. Los residuos reflejan la precisión del ajuste del modelo de error. Si la media de los residuos está cerca de 0 y la desviación estándar es pequeña (desviación estándar residual de aceleración ≤ 0,002 g, desviación estándar residual de velocidad angular ≤ 0,1°/s), indica que el modelo se ajusta bien. Si los residuos son demasiado grandes o muestran una tendencia clara, el modelo de error (por ejemplo, considerando el error de acoplamiento cruzado) o la validez de los datos de calibración deben volver a examinarse.6. Verificación de repetibilidad: Bajo las mismas condiciones ambientales y procedimientos de calibración, realice tres experimentos de calibración completos y determine los parámetros de error para cada calibración. Calcule el coeficiente de variación (la relación entre la desviación estándar y la media) de los tres parámetros. Si el coeficiente de variación es ≤1%, los resultados de la calibración tienen buena repetibilidad; si el coeficiente de variación es demasiado grande, se deben investigar problemas como la estabilidad del equipo y las interferencias ambientales, y se debe realizar una nueva calibración.7. 

: Seleccione puntos de actitud/velocidad no involucrados en la calibración como puntos de verificación. Sustituya los parámetros de error calibrados en el modelo de error para compensar la salida de la IMU, y calcule el error entre la salida de la IMU compensada y la entrada de referencia. Si el error compensado cumple con las especificaciones técnicas de la IMU (por ejemplo, error de medición de aceleración ≤ 0,01 g, error de medición de velocidad angular ≤ 0,5°/s), la precisión de la calibración es satisfactoria. Si el error no cumple con los requisitos, el proceso de calibración debe optimizarse nuevamente (por ejemplo, agregar más puntos de actitud/velocidad para la calibración, ajustar el modelo de error), y se debe realizar la calibración nuevamente.8. 

Verificación de la estabilidad de la temperatura (opcional): Si la IMU necesita operar en un amplio rango de temperatura, se pueden repetir los experimentos de calibración en diferentes puntos de temperatura (por ejemplo, -10℃, 0℃, 20℃, 40℃, 60℃) para verificar la variación de los parámetros de error con la temperatura. Se puede establecer un modelo de compensación de temperatura para los parámetros de error para mejorar la precisión de la medición de la IMU en diferentes condiciones de temperatura.9. 

Almacenamiento de clasificación de datos: Los datos sin procesar preprocesados, los resultados de la solución de parámetros de error, los informes de análisis residuales, los resultados de la verificación, etc., se clasifican y almacenan de acuerdo con la fecha de calibración, el número de IMU y las condiciones ambientales de calibración. Los formatos de almacenamiento de datos adoptan formatos comunes (como CSV, MAT, PDF) para asegurar la legibilidad y trazabilidad de los datos.10. 

Copia de seguridad de datos: Realice múltiples copias de seguridad de los datos archivados (como discos duros locales y almacenamiento en la nube) para evitar la pérdida de datos. Los datos de copia de seguridad deben tener nombres de archivo y documentos explicativos claramente etiquetados, que definan claramente el objetivo, el proceso y las condiciones correspondientes.Ⅳ.

Trabajo finalLos pasos finales incluyen principalmente el archivo de los datos de calibración, la restauración y el mantenimiento del equipo, y la preparación de un informe de calibración para asegurar la trazabilidad del proceso de calibración y proporcionar una base para el uso y el mantenimiento posterior de la IMU. El informe de calibración es un resumen del trabajo de calibración y debe registrar de forma completa y precisa el proceso y los resultados de la calibración, que incluye principalmente lo siguiente:1. 

Apagado y desmontaje del equipo: Después de la calibración, apague la alimentación de la mesa de velocidad

 

de dos ejes, la IMU y el equipo de adquisición de datos. Desconecte la IMU del accesorio en secuencia y retire la IMU. Evite colisiones y vibraciones durante el desmontaje para proteger los componentes sensibles de la IMU.2. 

Equipo

y nbsp;el tiempo de la IMU debe adherirse estrictamente a los requisitos técnicos. Un impieza y my nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.: Limpie la

La precisión de la alineación del sistema de ejes de una de dos ejes, el sistema de ejes y los accesorios para eliminar el polvo y los residuos; realice una inspección visual de la IMU para asegurar que no esté dañada y que los puertos de cableado estén limpios. Registre el estado de uso y los detalles de mantenimiento del equipo para proporcionar una base para la calibración periódica del equipo.3. Restauración de los parámetros del equipo: Restaure los parámetros de la mesa de velocidadde dos ejes y el equipo de adquisición de datos a sus estados predeterminados, cierre el software de control y el software de adquisición, y asegure que el equipo esté en un estado de espera seguro.El informe de calibración

La temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y otros factores del entorno de calibración tienen un impacto significativo en la salida de la IMU. Las condiciones ambientales deben controlarse estrictamente y se deben tomar medidas de aislamiento y blindaje cuando sea necesario.:(1) y nbsp;insuficiente conducirá a parámetros de error inestables y afectará la precisión de la calibración.(2) 

velocidadde dos ejes y clase de precisión, modelo del equipo de adquisición de datos y parámetros de muestreo, y lista de equipos auxiliares;(3) 

Condiciones ambientales de calibración: temperatura, humedad, presión del aire, vibración;(4) 

Descripción del proceso de calibración: planificación del punto de actitud/velocidad de calibración, parámetros de adquisición de datos, modelo de error y algoritmo de solución;(5) Resultados de la calibración: sesgo cero y factor de escala del acelerómetro, sesgo cero y factor de escala del giroscopio, resultados del análisis residual, resultados de la verificación de repetibilidad y resultados de la verificación de precisión;(6) 

Conclusiones y recomendaciones: si los resultados de la calibración cumplen con los estándares, recomendaciones para el uso de la IMU (como la compensación de temperatura, el ciclo de recalibración periódica) y recomendaciones para el mantenimiento del equipo.Ⅴ.

PrecaucionesEn resumen, el procedimiento estándar para la calibración bidimensional de la IMU utilizando una

mesa de velocidadde dos ejes debe seguir estrictamente la secuencia lógica de "preparación previa a la calibración - calibración principal - procesamiento y verificación de datos - finalización del

-RUYANG-