稳定性、噪声、随机游走 文档.doc

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1、关于陀螺的一些概念，大家可以参考《GJB585-1998惯性技术术语》或者《GJB2426-2004光纤陀螺仪测试方法》一般我们说的陀螺的精度，指的是陀螺的零偏稳定性，用来评价陀螺的输出围绕其均值上下的波动。如果陀螺没有输入，这个均值就是陀螺的零位。为了评价陀螺的波动，常用的方法是用标准差（1西格玛）评价，也有个别的使用峰峰值（PP，3西格玛）。我们常用的是使用标准差，也就是1西格玛。前提是陀螺的噪声是正态分布，或者接近正态分布。我们在计算陀螺的零偏稳定性的时候，通常采用的方法是采集一段数据，去除趋势项，再计算均方差，就

2、得到了零偏稳定性，单位一般是（度每小时）。这里就存在一个问题，我们每次采集多长时间的数据计算均方差才合适，0.01s(100Hz)还是1s(1Hz)还是10s(0.1Hz)。如果陀螺是数字输出，数据率200Hz，那么每次采集0.1s的数据求和作为一个数据点好，还是每次采集1s的数据求和作为一个数据点好？每次因为计算陀螺零偏稳定性的时候，陀螺噪声可以简单认为是白噪声，那么显然平滑的数据长度长，也就是说采样时间长，得到的零偏稳定性就好。如果说一个陀螺采集了1s求和的数据，零偏稳定性1度每小时，另一个陀螺采集了10s求和的数据

3、，零偏稳定性1度每小时，那么显然第一个陀螺的“精度”高。如果有两个陀螺，指标上零偏稳定性写的分别是1度每小时和3度每小时，别的都没写，那么怎么判断哪个精度高？我们必须确认计算精度的时候采样的时间，是10s平滑（光纤陀螺常用）还是100s平滑（激光陀螺常用）。如果指标没有明确数据平滑时间，就说不清哪个陀螺好了。为了减掉每次说数据平滑时间的麻烦，独立地准确反映陀螺中这种噪声的大小，我们可以使用噪声强度着一个指标，单位是（度每小时每根号赫兹），这个指标把精度和检测带宽(平滑时间)都考虑到了，1度每小时每根号赫兹的陀螺比2度每小

4、时每根号赫兹的陀螺精度高。现在allan方差分析陀螺数据的方法开始流行，可以计算出随机游走系数，具体方法可以参考《GJB2426-2004光纤陀螺仪测试方法》，单位是度每根号小时，这个单位与噪声强度的换算关系是：1度每根号小时=60度每小时每根号赫兹。另外，随机游走并不是只有光纤陀螺才有的指标，其他陀螺也可以有这个指标。而且，很多MEMS陀螺里面给的零偏稳定性是使用allan方差算出来的，单位也是度每小时，但是没有写数据平滑时间，不过这个时间可以从allan方差拟合曲线中得到。