MEMS慣性測量單元誤差分析、標(biāo)定與補(bǔ)償實(shí)驗研究.pdf

1、慣性導(dǎo)航技術(shù)在海洋資源探測領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，微機(jī)電慣性測量單元以其具有的成本低、體積小、功耗低和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)而成為重點(diǎn)研究方向。受到目前工藝制作水平限制，微機(jī)電慣性傳感器測量過程中存在較大的測量誤差。以自主設(shè)計水下導(dǎo)航實(shí)驗系統(tǒng)為平臺，開展了微機(jī)電慣性測量單元的誤差特性分析、建模以及標(biāo)定實(shí)驗研究工作，設(shè)計在線誤差補(bǔ)償方案，達(dá)到提高系統(tǒng)測量精度的目的。
　　首先，分析系統(tǒng)設(shè)計要求和需要完成的功能，結(jié)合實(shí)際工作情況設(shè)計出低成本低功耗

2、的水下導(dǎo)航定位系統(tǒng)電路，主要工作包括對數(shù)字信號處理器和慣性測量單元等重要器件進(jìn)行功能分析和選型、硬件電路原理圖繪制以及印制電路板布局，并編寫數(shù)據(jù)采集實(shí)驗程序。
　　其次，對微機(jī)電陀螺儀和加速度計的結(jié)構(gòu)和工作原理加以分析，并根據(jù)它們的構(gòu)造原理，指出主要誤差來源包括零位漂移、刻度因子誤差、安裝誤差、溫度影響因子和隨機(jī)噪聲等。
　　再次，建立慣性傳感器主要誤差模型，據(jù)此設(shè)計標(biāo)定實(shí)驗方案。分別進(jìn)行靜態(tài)八位置實(shí)驗，陀螺儀速率實(shí)驗和傳感

3、器溫控實(shí)驗，并針對加速度計刻度因子誤差和安裝誤差的標(biāo)定提出加速度計低動態(tài)條件下的標(biāo)定方法。由實(shí)驗數(shù)據(jù)，確定出傳感器零位漂移誤差、刻度因子誤差、安裝誤差以及溫度影響誤差;并對慣性傳感器系統(tǒng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償結(jié)果顯示傳感器系統(tǒng)誤差很大程度上得到矯正。
　　最后，采用Allan方差分析法，確定陀螺儀主要隨機(jī)誤差源。建立微陀螺儀隨機(jī)序列的自回歸滑動平均模型，設(shè)計卡爾曼濾波器，對陀螺儀隨機(jī)噪聲進(jìn)行濾波。設(shè)計系統(tǒng)在線濾波方案，分別對常溫和變溫