Методы оценки точности систем гироскопической стабилизации видеокамеры на подвижном объекте
Another Title
Methods for Assessing the Accuracy of Video Camera Gyroscopic Stabilization Systems on a Moving Object
Bibliographic entry
Методы оценки точности систем гироскопической стабилизации видеокамеры на подвижном объекте = Methods for Assessing the Accuracy of Video Camera Gyroscopic Stabilization Systems on a Moving Object / В. В. Матвеев [и др.] // Приборы и методы измерений. – 2024. – Т. 15, № 1. – С. 30-39.
Abstract
Для повышения качества визуальной информации, поступающей с видеокамер, их устанавливают на платформы систем гироскопической стабилизации, обеспечивающие требуемую ориентацию оптической оси. Целью работы являлась разработка математического описания, позволяющего оценить точность систем гироскопической стабилизации видеокамеры на подвижном объекте, построенной на микромеханических датчиках первичной информации. Рассмотрена двухосная система гироскопической стабилизации видеокамеры на подвижном объекте. Дано математическое описание одного из каналов системы стабилизации с управлением по углу и угловой скорости. Измерение угла отклонения платформы от плоскости горизонта и её угловой скорости обеспечено микромеханическими акселерометрами и гироскопами соответственно. Пояснена физическая природа возникновения синхронных погрешностей системы стабилизации при угловых колебаниях подвижного объекта. Дана оценка синхронной погрешности системы стабилизации при колебаниях объекта с частотой 30 Гц. Приведено аналитическое соотношение для оценки погрешностей системы стабилизации, вызванных случайными погрешностями гироскопов и акселерометров. Показано, что если стабилизация платформы осуществляется только по сигналам гироскопов, содержащих в измерениях случайные погрешности типа белого шума, то это приведёт к дрейфу платформы со средним квадратическим отклонением, пропорциональным корню квадратному из времени. При этом постоянный возмущающий момент не отрабатывается. Приведено математическое описание «смаза» изображения видеокамеры при колебаниях платформы, вызванных случайными погрешностями инерциальных датчиков. Проиллюстрирован эффект смаза изображения при различных параметрах колебаний платформы.
Abstract in another language
Video camera, are installed on platforms of gyroscopic stabilization systems in order to improve the quality of visual information and provide the required orientation of the optical axis. The goal of the work was to develop a mathematical description that allows evaluating accuracy of gyroscopic stabilization systems for a video camera on a moving object, built on micromechanical sensors for primary information. A biaxial system for gyroscopic stabilization of a video camera on a moving object is considered. A mathematical description of the channel of the stabilization system with control over angle and angular velocity is given. Measuring the angle of deviation of the platform from the horizontal plane and its angular velocity is provided by micromechanical accelerometers and gyroscopes, respectively. Physical nature of the synchronous errors' occurrence in the stabilization system during angular vibrations of a moving object is explained. An assessment of the synchronous error of the stabilization system when the object oscillates with a frequency of 30 Hz is given. An analytical relationship is presented for estimating of the stabilization system errors is caused by random errors of gyroscopes and accelerometers. It is shown that if the platform is stabilized only by gyroscope signals containing random errors such as white noise in the measurements, this will lead to the platform drifting with a standard deviation proportional to the square root of time. In this case, the constant disturbing moment is not processed. A mathematical description of the “blurring” of the video camera image during platform vibrations caused by random errors in inertial sensors is given. Effect of image blur for various platform oscillation parameters is illustrated.
View/
Collections
- Т. 15, № 1[7]