MEMS陀螺儀隨機(jī)漂移誤差補(bǔ)償技術(shù)的研究.pdf

1、MEMS(Micro Electromechanical System)陀螺儀相比于其他類型的陀螺儀，具有體積小、功耗低、成本低、質(zhì)量輕、易集成以及生產(chǎn)批量大等優(yōu)點(diǎn)。由于MEMS陀螺儀具有上述優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在眾多民用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如汽車導(dǎo)航、汽車安全氣囊脫扣裝置、拍照攝像設(shè)備的防抖動(dòng)平臺(tái)、機(jī)器人姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)、電子玩具、虛擬體感游戲等。在軍事領(lǐng)域，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)的武器系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)等偵查設(shè)備必然向著數(shù)字化、智能化、小型化和高機(jī)動(dòng)化發(fā)展，因此M

2、EMS陀螺儀具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛢r(jià)值。
　　但是MEMS陀螺儀的測(cè)量精度相對(duì)較低，這成為微小型導(dǎo)航系統(tǒng)、制導(dǎo)與控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展瓶頸。解決這一問(wèn)題的途徑有兩種:第一，從硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)上針對(duì)性地進(jìn)行分析;第二，從軟件層面入手，從算法角度處理。MEMS陀螺儀的隨機(jī)漂移誤差問(wèn)題是提升測(cè)量精度這一課題的重要研究?jī)?nèi)容。本文從軟件層面入手，研究了MEMS陀螺儀的靜態(tài)輸出噪聲特性，就MEMS陀螺儀的隨機(jī)漂移誤差補(bǔ)償技術(shù)展開(kāi)研究。
　　

3、本文介紹了MEMS陀螺儀的若干性能指標(biāo)，搭建了MEMS陀螺儀漂移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用Allan方差方法對(duì)MEMS陀螺儀噪聲特性進(jìn)行了分析。
　　對(duì)MEMS陀螺儀輸出的非平穩(wěn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理，應(yīng)用拉伊達(dá)準(zhǔn)則去除奇異點(diǎn)，通過(guò)逐步回歸方法擬合漂移趨勢(shì)，將其轉(zhuǎn)換為平穩(wěn)、零均值的隨機(jī)漂移數(shù)據(jù)。根據(jù)自相關(guān)系數(shù)ACF、偏相關(guān)系數(shù)PCF、AIC等準(zhǔn)則選取了時(shí)間序列模型和參數(shù)，采用基于自回歸AR模型的線性離散系統(tǒng)的卡爾曼濾波方法對(duì)MEMS陀螺隨機(jī)漂移進(jìn)

4、行補(bǔ)償，MATLAB仿真及Allan方差計(jì)算結(jié)果表明，該方法能夠有效地抑制漂移誤差達(dá)50％。
　　針對(duì)基于自回歸AR模型的線性離散系統(tǒng)的卡爾曼濾波方法的不足，應(yīng)用了AR與SVM(SupponVector Machine)支持向量機(jī)混合模型方法。用AR模型描述隨機(jī)漂移數(shù)據(jù)中的線性部分，用SVM支持向量機(jī)方法對(duì)非線性數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)歸一化處理、相空間重構(gòu)、數(shù)據(jù)訓(xùn)練及數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)驗(yàn)證等一系列步驟，計(jì)算Allan方差及其它性能指標(biāo)，結(jié)果表明