基于MEMS傳感器的物體運(yùn)動(dòng)參數(shù)解算誤差分析及傳感器適用性研究.pdf

1、MEMS傳感器價(jià)格低廉、尺寸小、質(zhì)量輕，在電子消費(fèi)產(chǎn)品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但其缺點(diǎn)是精度低，穩(wěn)定性差，限制了其應(yīng)用范圍。傳感器本身制造工藝以及長(zhǎng)時(shí)間的積分累積誤差和陀螺漂移的存在等因素，使得MEMS傳感器在測(cè)量方法精度無法滿足要求。如何使用此類MEMS傳感器，如何提高傳感器精度及誤差分析補(bǔ)償是本文的主要研究目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)中使用的MEMS傳感器是集三軸加速度計(jì)和三軸陀螺于一體、低成本和低精度的數(shù)字傳感器。
　　為初步探究傳感器性能，提高傳感

2、器測(cè)量精度，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)加仿真的方式對(duì)比分析該問題。在完備的數(shù)字采集系統(tǒng)和成熟的軌跡解算方法的前提下，本文首先進(jìn)行了轉(zhuǎn)臺(tái)畫圓實(shí)驗(yàn)，通過描繪運(yùn)動(dòng)軌跡，與已知圓軌跡對(duì)比分析，初步了解該傳感器的性能。用MATLAB仿真還原轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)過程，用同樣的解算方法得到了圓的軌跡。仿真結(jié)果表明了該算法是正確的;同時(shí)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)該傳感器無法在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)量運(yùn)動(dòng)體的位置信息。在算法正確的前提下，提高傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。對(duì)于傳感器本身，由于批量化生產(chǎn)，廠

3、家給出統(tǒng)一的技術(shù)指標(biāo)。其次，論文提出對(duì)單片的加速度計(jì)的技術(shù)指標(biāo)參數(shù):零偏和標(biāo)度因子進(jìn)行校準(zhǔn)和補(bǔ)償，提出一種基于六姿態(tài)模型的加速度計(jì)校準(zhǔn)方法。由于靜止時(shí)重力加速度在三軸的分量即為加速度傳感器各軸輸出，據(jù)此原理建立誤差模型，利用算法對(duì)其零偏和標(biāo)度因子進(jìn)行校準(zhǔn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:該校準(zhǔn)方法無需借助高精度轉(zhuǎn)臺(tái)等設(shè)備，就可實(shí)現(xiàn)加速度傳感器的快速校準(zhǔn)。相比廠家所給相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，其精度有所提高。最后，為進(jìn)一步研究傳感器使用時(shí)的約束條件，通過仿真的方式，從理