一种MEMS加速度计误差分析与校准方法.pdf

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1、第27卷第7期传感技术学报Vol_27No．72014年7月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJuly2014AnErrorAnalysisandCalibrationMethodofMEMSAccelerometerYINHang，ZHANGWei，YUANLinfeng(ResearchInstituteElectronicScienceandTechnologyofUESTC，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu611731，China

2、)Abstract：MEMSsensorsareusuallysusceptibletodeterministicbiasesandstochasticnoises，toimprovetheirmeasurementaccuracyandstability，takeaccelerometersensorasanexample，afteraerrormodelisbuiltforit，anintegratedcalibrationmethodtocompensatebothkindsoferrorsatthesaluetimeisproposed，inwh

3、ichAllanvarianceisusedtoanalysistherandomnoisequantificationally．Besides，severalkindsofmethodsincludingleastsquaremethodtocalculatedeterministiccalibrationparameters．extendedKalmanfiltertodecreaserandomnoiseareused．Theexperimentresultshowsthatthismethodcaneficientlycalibratethede

4、terministicbiasesanddecreasetheinfluenceofrandomnoises．theerrorcompensatedmeasurementdatahasnotableimprovementinaccuracyandstability．Keywords：MEMSsensor；errorcalibration；Allanvariance；extendedKalmanfilterEEACC：7130；7230Mdoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2014．07．003一种MEMS加速度计误差分析与校准方法尹

5、杭，张伟，袁琳峰(电子科技大学电子科学技术研究院，成都611731)摘要：MEMS传感器测量中一般存在确定性偏差和随机噪声两类误差，为提高其测量精度和稳定性，以MEMS加速度计为例，在建立其测量误差模型的基础上，提出一个综合的校准方案，同时对这两类误差进行补偿。其中使用Allan方差对随机噪声项进行量化分析，并综合采用了最小二乘法计算确定性校准系数，扩展卡尔曼滤波降低随机噪声等方法。通过实验验证，表明该方案可以有效校准加速度计测量的确定性偏差并降低随机噪声干扰，最终经过误差补偿后的测量数据在精度和稳定性方面都有明显提升。关键词：MEMS传感器；误差校准；

6、Allan方差；扩展卡尔曼滤波中图分类号：TP202文献标识码：A文章编号：1004—1699(2014)07—0866—04随着智能手机等移动终端的快速发展，MEMS传据状态空间模型给出完整的校准方案。感器的使用得以普及，从而大大降低了其成本，并且本文首先讨论了MEMS惯性测量传感器的误差得益于MEMS传感器的体积小，功耗低，易于集成的来源，将其分为确定性偏差和随机噪声两类，并建立特点，更促进人们将MEMS传感器用于汽车电子，智了一个综合了两类误差的测量模型。然后使用最小能移动终端，游戏控制器，机器人，GPS与IMU二乘法计算确定性校准系数，并通过计算

7、Allan方差(InertialMeasurementUnit)组合导航⋯等各个方面。对随机噪声项进行量化分析，最后将确定性校准系数然而当前各种MEMS传感器受各种确定性偏差和随和随机噪声项的Allan方差作为参数用于所建立的扩机噪声的影响较为明显，其测量精度和稳定性还不够展卡尔曼滤波器中，构成了一个完整的校准方案，同高，使其应用受到限制，通过采取一定的技术对其校时包含了对确定性偏差和随机噪声的处理。准，可以扩大其使用范围。在已有的校准方案中，一1MEMS加速度误差模型与确定性部分在精度需求不高的情况下，仅对确定性偏差进行了校准J，例如对手机屏幕垂直或水

8、平状态的检测。校准系数的计算一部分仅从随机信号处理的角度对传感器数据进行MEMS