六自由度振动传感器最优空间结构设计及误差修正理论研究

This project research the key issues about accelerometer arrays application measurement the six degrees of freedom complex vibration test. Used the Geometric Dilution of Precision theory, derived the optimal array configuration; according to the design of the array configuration, establish vibration parameters solver model to study the vibration parameters solver algorithms and analyze the characteristics of their advantages and disadvantages, according to the test objects, proposed a variety of parameter combinations solver algorithm; analysis array test error sources, design installation error accelerometer calibration solutions and fast installation error compensation model to design a loop error compensation scheme to solve the problem of low precision arrays. This project is to achieve an accelerometer array of complex vibration test applications launched a series of research projects, research results can provide an economical and convenient testing technology for test equipment, and other multi-DOF motion tracking test.

本项目围绕加速度计阵列在六自由度复杂振动测试应用过程中的关键性问题进行研究。应用精度衰减理论，建立精度衰减模型，推导得到最优阵列构型；根据设计的阵列构型，建立振动参数解算模型，研究振动参数解算算法并分析其优劣特点，根据测试对象不同，提出多种参数组合解算算法；分析阵列测试误差来源，设计加速度计安装误差快速标定方案及安装误差补偿模型，设计一种误差循环补偿方案，解决阵列测试精度低的问题。本项目为实现加速度计阵列复杂振动测试工程应用展开一系列的研究，研究成果可以为装备试验、运动跟踪等多自由度运动测试提供一种经济便捷的测试技术。

运动装备使用过程中，其关键部件受武器承载平台的角振动与线振动耦合的复杂扰动影响，这种振动是具有六个自由度的复杂振动，包括三个坐标轴方向的移动和绕三个坐标轴的转动，是影响装备作战性能的主要因素。复杂振动环境使得运动各关重件起伏震荡，导致观瞄困难、脱靶概率增大；而且会加重部件磨损变形，增大故障率，缩短使用寿命；乘员在颠簸环境中容易烦躁、疲劳，这些效应对装备整体效能和适用性会产生不良影响。如何进行装备关重位置复杂振动测试是本项目研究的核心内容。.加速度传感器阵列振动测试系统相比于传统的测试手段，具有灵活性高、耐冲击性好，性价比优等特点，是一种新型的振动测试系统，具有较高的理论研究价值和工程应用前景。.本项目通过构建一个加速度传感器阵列来进行装备关重位置复杂振动测试。本项目围绕加速度计阵列在六自由度复杂振动测试应用过程中的关键性问题进行了相关研究工作。（1）建立了基于振动传感器阵列的载体六自由度振动算法模型，搭建了两种典型阵列，为测试系统硬件研制奠定了基础；（2）应用精度衰减理论，建立精度衰减模型，对各阵列进行了构型评估，提出了一种基于GDOP精度因子的构型选择方法；（3）提出了组合算法，进行了基于卡尔曼滤波的最有估计研究，提高了结算精度；（4）设计并完成了实物仿真试验。