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1、传感器技术4(JournalofTransducerTechnology)2002年第21卷第4期研究与探讨3一种加速度计误差修正方法的研究纽瑞萍,蔡伯根(北方交通大学电信学院,北京100044)摘 要:加速度计是惯性导航系统的一部分,用来测量车辆的线加速度,再经过两次积分,得到车辆的位置信息。为了进行精确定位,必须对它的误差进行修正,提高测量准确度。在对加速度计ADXL105的静态特性进行测试的基础上,建立了表示车辆加速度及影响导航系统定位准确度的主要误差的数学模型,并对模型的准确性进行了验证。关键词:加速度计;误差模型;高斯白噪声;
2、自相关中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1000-9787(2002)04-0004-03StudyonerrorcorrectionofanaccelerometerNIURui2ping,CAIBai2gen(SchofElct&Telecommunications,NorthernJiaotongUniversity,Beijing100044,China)Abstract:AsthemainpartofINS(inertialnavigationsystem),accelerometerisusedtomeasure
3、thelinearaccel2erationofthevehicle.Thepositionisobtainedafterdoubleintegrals.Inordertolocatethevehicleaccurately,theerrorofinertialsensorsshouldbeappropriatelycorrected.Basedonstatictestandanalysisoftheselectedac2celerometerADXL105,theerrorcorrectionmodelofADXL105usedfor
4、vehiclepositioningisbuiltandprovedtobeefficient.Keywords:accelerometer;errormodel;Gauss2whitenoise;auto2correlation0引 言1ADXL105特点及工作原理在精确的车辆定位应用系统中,作为全球定位ADXL105是单轴加速度测量系统,它具有模拟系统辅助系统的惯性导航系统要求具有低成本、完输入、高性能、高准确度的特点。ADXL105的集成全自主、短时间内具有稳定状态的特点。INS通常度高、结构简单,只需单片集成电路即可。其内部包由
5、诸如加速度计、陀螺仪等惯性传感器组成。在该含一个多硅表面的微处理传感器和BIMOS信号控系统中,用加速度计测量车辆的线加速度,再经过两制电路,形成开环加速度测量结构。由于加速度的次积分运算获得车辆偏离初始位置的位移,同时与产生使得该结构内部的差动电容器失去平衡,产生陀螺仪测得的车辆的角速度信息一起得到车辆的完一个幅度与加速度成正比的方波电压输出,同时采整的位置信息。虽然INS具有良好的高频特性,但用相位解调技术校正信号,确定出加速度的方向,这其相对较差的低频特性使得即使是微小的初始误样就可以获得完整的加速度信息。与其它加速度计差,由于时
6、间的积累也会给位置信息的确定带来很比较,ADXL105可以在很大程度上提高工作带宽,大的累积误差。选用具有一定测量准确度的加速度并能大幅度地降低噪声的影响,0gn偏差和温度漂计和陀螺仪固然很重要,但限于性能价格比的考虑,移也相对比较低。减少测量误差的重要途径应当是确定有效的误差修加速度计ADXL105具有以下特点:正方法。选用加速度计ADXL105作为惯性导航系(1)分辨力很高,可以分辨出低于2mgn的加速度。统的加速度传感器,以此为例来建立相应的误差修(2)产生一个模拟输出电压。正模型,并验证其有效性。(3)既可以用来测量静态加速度(
7、如重力加速度,或斜坡加速度等),又可用来测量动态加速度(如收稿日期:2001-11-283基金项目:高等学校骨干教师资助计划资助©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第4期 纽瑞萍等:一种加速度计误差修正方法的研究 5振动等),其测量范围为±5gn。差之外,还有随机误差,因而用上面的方法去掉固定偏(4)只有2mA的低功耗。差之后,数据中仍含有随机误差,也需要进行修正。(5)比例因子可调。ADXL1
8、05内部有一个可调的放在系统中,采用下面的模型对加速度计的随机大器,与外部电阻器一起来改变输出比例因子。变化范误差加以修正,其中包括两个线性参数(c1,c2)和两个非线性参数(λ1=0,λ2),即围为250
