MEMS陀螺误差辨识与补偿.pdf

《MEMS陀螺误差辨识与补偿.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2010年第29卷第3期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)39MEMS陀螺误差辨识与补偿谈振藩，张勤拓(哈尔滨工程大学自动化学院。黑龙江哈尔滨150001)摘要：由于制造工艺等原因，MEMS陀螺的随机漂移非常大，严重影响了系统的性能。通过自制的基于MEMS的捷联惯导系统的相关实验，对MEMS陀螺的确定性误差和随机误差分别进行了辨识和补偿。完成确定性误差补偿，对MEMS陀螺随机误差进行了时间序列分析，并建立了AR模型，根据所选模型参数建立了随机误差的系统方程，采用经典卡尔曼滤波进行随机误差补偿

2、。实验结果说明：无论是静态下还是动态下，补偿后信号的方差都大大下降，说明了滤波效果较为明显，具有一定的工程应用价值。关键词：MEMS陀螺；时间序列分析；AR模型；卡尔曼滤波中圈分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)03-0039-03Errori"dtentifiticati"onandcompensationot“MJVlEMSgyroscopeTANZhen-fan，ZHANGQin—tuo(CollegeofAutomation，HarbinEngineeringUniversity，Harbin15000

3、1，China)Abstract：MEMSgyro’Srandomdriftisverylarge，becauseofthemanufacturingprocessandotherreasons，whichseriouslyaffectonsystemperformance．ThroughexperimentsofMEMSstrapdowninertialnavigationsystem，deterministicandstochasticerrorwasidentifiedandcompensated．Afterdeterministicerr

4、orwascompensated，thestochasticerrorwasanalyzedbasedontimeseriesandARmodelwassetup．SystemequationofstochasticerorwasestablishedbasedontheselectedmodelandtheerorwascompensatedbyKalmanFilter．TestresultsshowthatvarianceofMEMSgyroscopestochasticerrorreducedgreatlyafterfilter，which

5、illustratesthefilteringeffectisobvious，andhasacertainvalueofengineeringapplication．Keywords：MEMSgyroscope；timeseriesanalysis；ARmodel；Kalmanfilter0引言降噪处理是十分必要的j。目前常用的陀螺仪随机误差微机电系统(micro—electro—mechanical—system，MEMS)辨识方法有自回归滑动平均(ARMA)建模法、功率谱密度陀螺仪已经出现了近二十年⋯，与其他陀螺相比，MEMS陀分析(PSD)

6、法和Allan方差分析法。哈尔滨工程大学的螺在体积、成本、功耗和抗冲击能力等方面都存在很大优张树侠教授针对激光陀螺和光纤陀螺的特点，分别建立了势，但由于早期精度较低，并没有引起重视。近些年，随着ARMA模型j；东南大学的吉训生在对MEMS陀螺随机微电子加工技术的发展，MEMS惯性传感器特别是陀螺仪漂移信号建立AR(2)模型后，采用鲁棒性很强的H滤波的精度获得大幅度的提高。基于MEMS惯性传感器的惯方法，证明了H滤波效果和实时性比小波变换要好”J。性导航系统己成为当今惯性技术领域的一个重要的研究热本文针对实际系统，从陀螺测量模型出发，全面地辨识点。

7、西北工业大学的苑伟政教授提出了虚拟陀螺的概念，出陀螺各误差项，尤其对MEMS陀螺随机噪声进行了建模通过研究同类传感器的相关性来提高其测量精度；东南大和补偿，具有一定的工程实用价值。学的吉训生博士，把形态学滤波的思想引入到MEMS陀螺1MEMS捷联惯导系统降噪中，具有一定的理论研究意义。另外，还有很多学MEMS捷联惯导系统由MEMSIMU，信号采集电路，导者提出了新的思路和方法，并仿真取得了一定的效果。但航计算机，显示器，数字式电子罗盘HMR3000，GPS，键盘目前的众多学者的研究多处于理论研究方面，大多集中在和电源等组成。对漂移的离线降噪。ME

8、MS惯性测量单元(MEMSIMU)由6只MEMS陀MEMS陀螺仪精度较低的主要原因是输出信号中随机噪声含量较大，因此，在使用前对陀螺随机