MEMS陀螺随机漂移的状态空间模型分析及应用.pdf

《MEMS陀螺随机漂移的状态空间模型分析及应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第24卷第6期传感技术学报Vo1．24No．62011年6月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJune201lAnalysisandApplicationofStateSpaceModelforMEMSGyroRandomDriftYUANGannan，L7vGHaibo，HEKunpeng，XIEYan]un(CollegeAutomation，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract：ToestimateandcompensaterandomdriftofMEMSgy

2、roeffectivelybyusingKalmanfilter，theautoregres—sivemovingaverage(ARMA)modelofMEMSgyroneedstobetransformedtothestatespaceformcorrectively，andthenitisnecessarytofurtherresearehonthosetransformations．Basedonthe3kindsoftransformationfromcorrela—tivereferencesathomeandabroad，andcombinedwiththeda

3、tafromMEMSgyro，thetestofrandonldriftestimationwiththose3statespaeemodelsisputforward．Thetestresultindicatesthattherandomdriftcannotbeestimatedcorrectivelybyusingthemodel1；ontheotherhand，themodel2and3aremorevaluableandsuitablefortheesti—mationandcompensationofMEMSGyrorandonldriftforthemerits

4、ofcorrectresults，betterfilteringandtimelyper—formanee．Keywords：MEMSgyro；randomdrift；ARMAmodel；statespacemodel；KalmanfilteringEEACC：7220doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．06．015MEMS陀螺随机漂移的状态空间模型分析及应用冰袁赣南，梁海波，何昆鹏，谢燕军(哈尔滨r大学自动化学院，哈尔滨150001)摘要：利用Kalman滤波器对MEMS陀螺随机漂移进行估汁和补偿，需要将随机漂移的自回归滑动平均(ARMA)模

5、型转化为相应的状态空问模型，从而有必要对模型之间的转换问题进行深入研究。针对国内外有关文献提的二种转化形式，从数学角度进行_r证明，并结合MEMS陀螺的试验数据，分别采用这三种状态空间模刑进行了随机漂移和角速率估计试验。试验结果分析表明，采用状态空问模型1不能『rI=I时对陀螺随机漂移和角速率做正确的估计，采用状态空闸模型2、3的估计结果正确且滤波效果好、实时性强，更适用于对MEMS陀螺随机漂移的估计和补偿关键词：MEMS陀螺；随机漂移；状态空间模型；自同归滑动平均模型；卡尔曼滤波中图分类号：0224；V241．6文献标。"13码：A文章编号：1004—1699(2011)0

6、6—0853—06MEMS惯性器件具有成本低、体积小、功耗低、况下AR模型并不是陀螺随机漂移的最适合模型。其抗冲击能力强等优点，由于这些优点，它在低成本惯二，针对具体情况建立ARMA模型，并投入[程应性系统中获得越来越广泛的应用。随机漂移是影响用。本文将围绕利用Kalman滤波器进行陀螺随机MEMS陀螺精度的重要因素，从陀螺物理构成上加漂移估计的问题，对ARMA模型的三种状态空间表达以抑制比较闲难，而通过时间序列ARMA建模，再形式进行深入研究，并对其估计效果进行对比分析：应用Kalman滤波等现代滤波方法进行估计是工程l时间序列的ARMA模型上补偿陀螺随机漂移的一个重要手段

7、。文献[1]详细阐述了随机时间序列的ARMA模型ARMA模型是时序分析方法巾应用最广的时序及其建模技术。目前，针对陀螺随机漂移建模及滤波模型，它是在线性同归模型的基础上引申并发展起的研究主要集中在两个方面。其一，建立陀螺随机漂来的。ARMA模型具有随机差分方程的形式，采用移的低阶次AR模型J，AR模型作为ARMA模型的它不仅可以定量地了解观测数据之间的线性相关特殊形式，具有结果简单、计算简便的特点，但随着计性，预测其未来值，而且还可以从多方面研究系统的算机处理数据水平的提高，模型的复杂化已不再成为有关特