mems惯性器件的数据采集与误差分析技术研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文MEMS惯性器件的数据采集与误差分析技术研究姓名：陈宝毅申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：赵琳20090301哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要MEMS惯性器件具有成本低、体积小、功耗低、抗冲击能力强等优点。是一类非常适于构建微型捷联惯性导航系统的惯性传感器，随着器件性能的不断提高，其应用领域不断扩大。鉴于MEMS惯性器件广阔的应用领域和精度的不断提升，对于MEMS惯性传感器的研究已经成为各国研究的热点。论文依托实验室科研项目对具体型号的MEMS惯性器件数据采集系统和误差分析进行研究，为MEMS惯性器件在惯性系统中的进一步应用奠定基础。分析了M

2、EMS惯性器件的工作原理，MEMS惯性器件主要由MEMS陀螺仪跟MEMS惯性器件加速度计组成，分别用来测量载体的角度跟角加速度信息，通过坐标变换矩阵获得被测运动载体的姿态信息。主要研究了MEMS陀螺仪和MEMS加速度计力学原理，给出了陀螺仪跟加速度计的误差模型，分析了影响MEMS惯性器件的主要误差项。论文通过单片机、PC机和MEMS惯性器件三者之间的通信实现惯性器件的数据采集系统。设计了AT89C52单片机跟惯性器件的通信电路板，在PC机中应用VC++6．O实现了数据采集界面，给出程序流程图以及主要程序源代码。在研究了Allan方差理论的基础上，为了提高数据的利用效率分析了交叠是Al

3、lan方差，并应用交叠式Allan方差原理分析了MEMS陀螺仪中的量化噪声、角度随机游走、速率随机游走、零偏不稳定性和速率斜坡五项主要随机误差。并根据采集到的X轴、Y轴及Z轴的MEMS陀螺仪数据进行Allan方差辨识试验，估计出陀螺仪五项随机误差系数值，给出了各随机误差对应的族时间。关键词：MEMS；AT89C52；Allan方差：随机误差哈尔滨工程大学硕士学位论文ABTRACTInertialMEMSdevicehastheadvantageoflowcost，smallsize，lowpowerconsumption，shockresistanceability,etc．Thet

4、ypesareverysuitableforbuildingaminiaturestrap—downinertialnavigationsystemofinertialsensors，withthecontinuousimprovementofdeviceperformance，anditsapplicationfieldsareexpanding．InviewofinertialMEMSdevicesarebroadareasofapplicationandaccuracyofthecontinuousupgrading，theresearchofMEMSinertialsenso

5、rshasbecomeveryhot．ThispaperstudiesfordataacquisitionsystemanderroranalysisbasedonthelaboratoryresearchonacertainmodelofMEMSinertialdevices，laysafoundationforfurtherapplicationsoftheinertialMEMSdeviceatinertialsystem．AnalysisoftheinertiaMEMSdevice‘sworkingprincipleof,MEMSinertialdevicescomposit

6、ionofMEMSgyroscopedevicesaddtheMEMSaccelerometerinertialcomponents，usedtomeasuretheinformationofangleandtheangularaccelerationvector,throughthecoordinatetransformationmatrixtoobtainthemeasuredposturevectorsportinformation．ThemainstudiedtoMEMSgyroscopesandMEMSaccelerometermechanics，givetheerrorm

7、odelofgyroscopeandtheaccelerometerthenthemainerroranalysistoimpactofinertialMEMSdevices．Thispaperthroughthesingle-chip、PCandcompleteportfolioofinertialMEMSdevicescompleteddataacquisitionsystem．Designedwiththecommunicationcircuitbo