一种MEMS陀螺仪的标定方法研究.pdf

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1、66传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第l1期DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)11-0066-03一种MEMS陀螺仪的标定方法研究吴雪娟，宋艳君，黄树峰，张国纲，卢刚(1．空军工程大学工程学院，陕西西安710038；2．陕西华燕航空仪表有限公司。陕西汉中723102)摘要：微机电系统(MEMS)陀螺仪的测量误差是影响微惯性导航系统精度的重要因素。为了提高微惯性导航系统的精度，提出了一种利用三轴转

2、台完成MEMS陀螺仪的标定方法。根据MEMS陀螺仪的误差模型，设计了标定试验方案和误差模型参数的辨识方法，并通过小波阈值去噪的方法对陀螺的输出数据进行去噪处理。试验与仿真对比分析结果表明：经误差补偿和去噪后MEMS陀螺仪的测量精度提高1~2个数量级，同时验证了该标定方法的正确性、有效性。关键词：MEMS陀螺仪；标定；小波阈值去噪中图分类号：V241．6文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)11-0066-03ResearchofacalibrationmethodforMEMSg

3、yroscopeWUXue—juan，SONGYan—inn，HUANGShu．feng，ZHANGGuo—gang，LUGang(1．EngineeringCollege，AirForceEngineeringUniversity，Xi’an710038，China；2．ShaanxiHuayanAero·instrumentCoLtd，Hanzhong723102，China)Abstract：MeasurementerrorofMEMSgyroscopeisanimportantfacto

4、rtoinfluenceprecisionofmicro—inertialnavigationsystem(INS)．InordertoimprovetheprecisionofINS，acalibrationmethodforMEMSgyroscopeusingthree—axisturntableiSproposed．Acalibrationexperimentschemesanderrormodelparametersidentificationmethodisdesignedbasedo

5、nerrormodelofMEMSgyroscope．Meanwhile，theproceduresforde—noisingoutputdataofgyroscopethroughwaveletthresholdde—noisingmethodarealsopresented．Correctnessandeffectivenessofthecalibrationmethodarevalidatedbyexperimentsandsimulation．Resultsshowthatmeasure

6、mentprecisionofMEMSgyroscopeisimprovedby1—2magnitudes．Keywords：MEMSgyroscope；calibration；waveletthresholdde—noising0引言法。利用小波阈值去噪法和软件补偿，提高了陀螺仪的使陀螺仪是惯性测量单元中的核心器件，决定了整个惯用精度。性测量单元的工作精度。随着微机电系统(micro—electro—1MEMS陀螺仪误差模型的建立mechanicalsystem，MEMS)技术的发展，MEMS

7、陀螺仪在惯由于MEMS陀螺仪受自身结构特点、工艺制造水平及性导航、军事及民用领域得到了广泛应用，是惯性器件未来工作原理限制，会引起质心偏移、非等惯性力矩等误差，且发展的方向之一。相对于传统的机械陀螺，MEMS陀螺存在各种干扰因素。另外，陀螺仪在制造与安装的过程中，仪具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性好、抗过载因无法保证三轴之间的绝对正交，从而会弓1入安装误差。能力强等优点。但是，MEMS陀螺仪的精度较低，误差来源因此，MEMS陀螺仪数据输出的主要误差包括零偏、标定因也较多，这将对微惯性导

8、航系统的导航精度产生很大影响。数、安装误差、随机误差等。因此，在使用前必须对陀螺进行标定，为各项误差系数建立MEMS陀螺仪的误差对整个微惯导系统的精度产生影误差模型，设计模型参数辨识算法，通过软件进行误差实时响，其主要表现在陀螺的零偏、标度因数、安装误差的影响。补偿以提高陀螺仪的测量精度。由于MEMS陀螺仪精度相对比较低，每小时达到几十度每本文以实验室某型号MEMS陀螺仪为研究对象，利用秒的漂移，因此，可以把误差二次项忽略掉，减少了计算量。多功能三轴转台对其进行标定试验。通过对MEMS陀螺又考虑