硅微機(jī)械陀螺儀的隨機(jī)誤差建模與補(bǔ)償.pdf

1、微機(jī)械陀螺具有成本低、體積小、重量輕、功耗低、抗過載能力強(qiáng)等優(yōu)點，在軍事、民用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?；谀壳暗墓に囁剑C(jī)械陀螺還處于速率級，提高其可用精度的方法之一是對其進(jìn)行誤差特性分析、建模和補(bǔ)償。
　　 首先，圍繞研制的硅微機(jī)械陀螺，開展了工作機(jī)理研究。
　　 其次，開展了基于Allan方差的硅微機(jī)械陀螺隨機(jī)誤差特性研究。研究了Allan方差的基本理論，并與傳統(tǒng)陀螺的標(biāo)準(zhǔn)方差評測方法進(jìn)行了比較分析。研究了采樣頻

2、率對Allan方差處理結(jié)果的影響分析，提出了合理的采樣頻率。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了多個陀螺的靜態(tài)測試，并利用Allan方差分析法對陀螺的靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，分離出量化噪聲、角度隨機(jī)游走、零偏不穩(wěn)定性、速率隨機(jī)游走以及速率斜坡等隨機(jī)噪聲的系數(shù)。分析結(jié)果表明目前研制的硅微機(jī)械陀螺隨機(jī)誤差主要為角度隨機(jī)游走和零偏不穩(wěn)定性。
　　 第三，開展了基于ARMA模型卡爾曼濾波的硅微機(jī)械陀螺隨機(jī)誤差抑制技術(shù)研究。利用FPE準(zhǔn)則、AIC準(zhǔn)則，進(jìn)行了模

3、型的適用性檢驗，確定了ARMA模型階數(shù)ARMA(2，1)。在此基礎(chǔ)上，開展了卡爾曼濾波算法的研究，完成了卡爾曼濾波算法的軟件實現(xiàn)。
　　 第四，開展了硅微機(jī)械陀螺實時濾波系統(tǒng)設(shè)計研究。采用了LPC1768作為核心處理芯片的實時濾波系統(tǒng)。完成了包括實時濾波系統(tǒng)和測控電路的硅微機(jī)械陀螺整表組裝。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了整表的性能實驗?；贏RMA模型卡爾曼濾波算法的實時濾波系統(tǒng)實驗表明，零偏不穩(wěn)定性提高了60％。同時實驗也表明，傳統(tǒng)的卡爾

4、曼濾波是通過減小帶寬來提高濾波效果。
　　 第五，為了解決實時濾波系統(tǒng)中帶寬和性能之間的矛盾問題，開展了基于自適應(yīng)濾波技術(shù)的硅微機(jī)械陀螺隨機(jī)誤差抑制技術(shù)研究。完成了自適應(yīng)譜線增強(qiáng)濾波算法的軟件實現(xiàn)，并將該算法應(yīng)用在了實時濾波系統(tǒng)中。完成的基于自適應(yīng)譜線增強(qiáng)濾波算法的實時濾波系統(tǒng)整表進(jìn)行了靜態(tài)性能測試，并利用Allan方差分析濾波前后隨機(jī)誤差系數(shù)變化情況。由分析可知，濾波系統(tǒng)對陀螺的標(biāo)度因數(shù)沒有衰減，濾波對量化噪聲、角度隨機(jī)游走以