compensação de faixa de temperatura completa

Explore a calibração de alta precisão para IMU de fibra óptica (Unidade de Medição Inercial Giroscópica) em toda a faixa de temperatura. Aprenda técnicas essenciais de modelagem de erros, calibração bidirecional 3D de taxa/posição única e compensação por Interpolação Linear por Partes (PLI) para maior precisão de navegação em drones, veículos autônomos e robótica.Como o FOG IMU (Unidade de Medição Inercial baseado em Giroscópio de fibra ópticaComo manter alta precisão em ambientes de temperatura complexos? Este artigo analisa de forma abrangente os métodos de modelagem e compensação de erros.1. Introdução à IMU FOG: O "Cérebro" do Sistema de Navegação de VooEm aeronaves modernas, especialmente em sistemas de veículos aéreos não tripulados (VANTs) de pequeno porte com rotores, o giroscópio de fibra óptica (FOG) é o componente central do sistema de informações de navegação e medição de atitude. O giroscópio de fibra óptica (FOG), baseado no efeito Sagnac, apresenta vantagens como alta precisão, forte resistência a choques e resposta rápida, mas possui baixa adaptabilidade a variações de temperatura. Isso pode facilmente levar a erros de medição durante o voo, em ambientes dinâmicos que sofrem mudanças drásticas, afetando o desempenho geral do sistema de navegação.2. Fontes de Erro: Análise dos Desvios Comuns de Medição da IMU FOGOs erros da IMU FOG podem ser classificados principalmente em dois tipos:(1) Erro do canal de velocidade angular: Isso inclui erro de instalação, erro do fator proporcional, erro de polarização zero, etc.(2) Erro no canal de aceleração: Causado principalmente por erro de instalação, deriva de temperatura e perturbação dinâmica.Esses erros se acumulam no ambiente real, afetando seriamente a estabilidade e a precisão do sistema de controle de voo.3. Limitações dos métodos tradicionais de calibraçãoEmbora os métodos tradicionais de calibração estática multi-orientação e velocidade angular possam abordar parcialmente a questão dos erros, eles apresentam deficiências óbvias nos seguintes aspectos:(1) Incapaz de equilibrar precisão e eficiência computacional(2) Inaplicável à compensação de toda a faixa de temperatura(3) Perturbações dinâmicas afetam a estabilidade da calibraçãoIsso requer uma modelagem de erros mais inteligente e eficiente e mecanismo de compensação de temperatura.4. Explicação detalhada do método de calibração tridimensional de velocidade positiva e negativa/atitude de um eixo em toda a faixa de temperatura.(1) Calibração precisa em múltiplos pontos de temperaturaAo definir vários pontos de temperatura que variam de -10°C a 40°C e realizar a calibração de rotação em três eixos em cada ponto, é possível coletar parâmetros de erro relacionados à temperatura.(2) Método de velocidade positiva e negativa tridimensional: simulação precisa das condições reais de vooUtilizando uma plataforma giratória de eixo único e uma ferramenta hexaédrica de alta precisão, é possível obter a calibração de velocidade positiva e negativa nas direções dos eixos X/Y/Z, aumentando a adaptabilidade do sistema a ambientes dinâmicos.(3) Estabilização de atitude em um eixo: captura rápida do deslocamento zero do sistemaMantendo-se um estado estático, os deslocamentos iniciais sob diferentes temperaturas são registrados para fornecer dados precisos que auxiliem na modelagem de erros subsequente.5. Por partes Interpolação Linear (PLI): Uma ferramenta precisa de compensação de erros com baixa carga computacional.Para atender aos requisitos de compensação de erros da IMU FOG em toda a faixa de temperatura, este artigo propõe o algoritmo de Interpolação Linear por Partes (PLI), que possui as seguintes características:(1) Baixa carga computacional: Adequado para sistemas de navegação embarcados com recursos limitados(2) Forte capacidade de compensação em tempo real: o erro é ajustado dinamicamente com as mudanças de temperatura.(3) Fácil de implantar e atualizarEm comparação com o método dos mínimos quadrados de alta ordem, o esquema PLI garante a precisão da compensação, reduzindo significativamente a carga computacional do sistema, tornando-o adequado para cenários de computação em tempo real durante o voo.6. Verificação prática: desempenho excepcional em ambientes de voo complexosPor meio de experimentos de campo a bordo, esse método aprimorou significativamente a precisão das medições e a adaptabilidade ambiental do sistema sob diversas temperaturas e perturbações dinâmicas, fornecendo uma base sólida de navegação para futuras plataformas de voo de pequenos helicópteros de alto desempenho.7. Conclusão: Dominar a modelagem e a compensação de erros da IMU FOG é fundamental para construir uma plataforma de voo altamente confiável.Com o desenvolvimento de veículos aéreos não tripulados e sistemas de voo inteligentes, os requisitos de precisão dos sistemas de navegação tornaram-se cada vez mais rigorosos. Ao introduzir os métodos de calibração de velocidade positiva e negativa em três posições e compensação por interpolação linear segmentada, a adaptabilidade e a precisão da IMU FOG em toda a faixa de temperatura e em ambientes altamente dinâmicos podem ser significativamente aprimoradas. No futuro, espera-se que essa tecnologia desempenhe um papel ainda maior em áreas como direção autônoma, navegação robótica e coleta de mapas de alta precisão. (Micro-Magic's)U-F3X80,U-F3X90, U-F3X100,eU-F300 Podemos utilizar o método de calibração de três vias com taxa positiva e negativa/uma posição em temperatura total e compensação PLI. De acordo com as características de erro do giroscópio de fibra óptica e do acelerômetro flexível de quartzo, o modelo de erro da unidade de medição inercial FOG é estabelecido e o esquema de calibração de três bits com taxa positiva e negativa/uma posição é projetado em cada ponto de temperatura constante. O algoritmo PLI é usado para compensar os erros de temperatura de viés zero e fator de escala do sistema em tempo real, reduzindo a carga de trabalho de calibração e a quantidade de cálculos do algoritmo de compensação, e melhorando a dinâmica do sistema, a adaptabilidade ao ambiente de temperatura e a precisão da medição.U-F3X80Giroscópio de fibra óptica IMUU-F100AIMU de precisão média baseada em giroscópio de fibra ópticaU-F3X100Giroscópio de fibra óptica IMUU-F3X90Giroscópio de fibra óptica IMU