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北航实验报告封面(共8篇)

北航惯性导航综合实验一实验报告

实验一

陀螺仪关键参数测试与分析实验加速度计关键参数测试与分

析实验

二零一三年五月十二日

实验一陀螺仪关键参数测试与分析实验

一、实验目的

通过在速率转台上的测试实验，增强动手能力和对惯性测试设

备的感性认识；通过对陀螺仪测试数据的分析，对陀螺漂移等参

数的物理意义有清晰的认识，同时为在实际工程中应用陀螺仪和

对陀螺仪进行误差建模与补偿奠定基础。

二、实验内容

利用单轴速率转台，进行陀螺仪标度因数测试、零偏测试、零

偏重复性测试、零漂测试实验和陀螺仪标度因数与零偏建模、误

差补偿实验。三、实验系统组成

单轴速率转台、MEMS陀螺仪（或光纤陀螺仪）、稳压电源、数

据采集系统与分析系统。四、实验原理

1.陀螺仪原理

陀螺仪是角速率传感器，用来测量载体相对惯性空间的角速度，

通常输出与角速率对应的电压信号。也有的陀螺输出频率信号（如

激光陀螺）和数字信号（把模拟电压数字化）。以电压表示的陀螺

输出信号可表示为：

UGUG?0??kG??kGfG(a)?kG?G

(1-1)

式中fG(a)是与比力有关的陀螺输出误差项，反映了陀螺输出受

比力的影响，本实验不考虑此项误差。因此，式（1-1）简化为

UGUG?0??kG??kG?G

(1-2)

由（1-2）式得陀螺输出值所对应的角速度测量值：

测量?

UG?UG(0)

(1-3)??G

kG

对于数字输出的陀螺仪，传感器内部已经利用标度因数对陀螺

仪模拟输出进行了量化，直接输出角速度值，即：

测量??0??真值??G

(1-4)

?0是是陀螺仪的零偏，物理意义是输入角速度为零时，陀螺仪

输出值所对

应的角速度。且

UG(0)?kG?0(1-5)

?测量精度受陀螺仪标度因数kG、随机漂移?G、陀螺输出信号

UG的检测精

度和UG(0)的影响。通常kG和UG(0)表现为有规律性，可通过

建模与补偿方法消除，?G表现为随机特性，可通过信号滤波方法

抵制。因此，准确标定kG和

UG(0)是实现角速度准确测量的基础。五、陀螺仪测试实验步

骤1)标度因数和零偏测试实验

a.接通电源，预热一定时间；

b.陀螺工作稳定后，测量静止情况下陀螺输出并保存数据；

c.转台正转，测试陀螺仪输出，停转；转台反转，测试陀螺仪

输出，停转。在正转和反转时测试陀螺仪输出量，并分别保存数

据；

d.改变转台输入角速率重复步骤c，正负角速率的速率档分别不

少于5个（按军标要求是11个）；

e.转速结束后，当转台静止时，采集陀螺仪输出数据，并保存。

f.根据最小二乘法公式

1

ijFjMj1

M

2

ij

M

F

ij

j?1M

j?12

MM

j

KG?

1

ij??M?j?1j?1?

(1-6)

1FG0?

MKG

F??j

Mj?1

M

j?1

M

ij

(1-7)

计算陀螺标度因数和零偏。2)零漂测试（零偏稳定性）

在静止下采集陀螺仪数据，并由测试数计算陀螺仪零偏稳定性。

军标中通常的测试时间是1小时，并对所采集的数据进行1秒、

10秒及100秒等不同时间的平滑。本实验中可采集数据10分钟

左右，并分别进行1秒、10秒及100秒平滑。

按如下公式

2?1?1n

Bs?Fi?F??KG?n?1i?1??

1/2

(1-8)

计算陀螺仪零偏稳定性，并进行比较。3)零偏重复性测试

a.令转台某角速度200?/s下进行正转，转速平稳后，采集陀螺

输出数据，并保存。

b.令转台某角速度-200?/s下进行反转，转速平稳后，采集陀螺

输出数据，并保存。

c.按计算陀螺零偏；

d.关掉陀螺电源，并重新启动，重复步骤a、b；e.重复步骤

d进行3-5次，共得到陀螺零偏5-7个；f.