一种基于六姿态模型的加速度计校准方法研究.pdf

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1、2016年第35卷第3期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)37DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)03-0037-03一种基于六姿态模型的加速度计校准方法研究张文瑞，张丕状，翟子雄(中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051)摘要：MEMS加速度计和陀螺仪是惯性导航系统的重要测量组件。为提高惯性导航系统的测量精度，在使用加速度计前需要对其各项参数进行标定。在构建了一种理想的三轴MEMS加速度传感器输出与重力加速度值、零偏、标度因子之间的模型基础上，根据加速度计在静止状

2、态下重力加速度在各轴分量的模值与重力加速度的关系，提出了一种零偏和标度因子的六姿态校准方法，并建立了标定方程。以MPU6050加速度陀螺仪为例，通过实验验证了该方法的正确性。结果表明：通过该校准方法可以有效地提高加速度传感器的零偏和标度因子技术指标精度。关键词：MEMS加速度计；零偏；标度因子；姿态校准中图分类号：V249文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)03-0037-03Researchonanaccelerometercalibrationmethodbasedonsix-posturemodelZHANGWen—rui，ZHANGPi—zh

3、uang，ZHAIZi—xiong(KeyLaboratoryofInstrumentationScience&DynamicMeasurement，MinistryofEducation，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：MEMSaccelerometerandgyroareimportantmeasurementcomponentsofinertialnavigationsystem(INS)．InordertoimprovemeasurementprecisionofINS，itisneces

4、sarytocalibrateitsvariousparametersbeforeusingaccelerometer．Onthebasisofconstructionofanidealmodelbetweenoutputofthree—axisMEMSaccelerationsensor，gravityaccelerationvalues，zerobiasandscalefactor，accordingtorelationshipbetweenmodulusvalueoftheaccelerationofgravityineachaxiscomponentandgr

5、avitywhenaccelerometerisinstationarystate，proposeasix-posturecalibrationmethodofzero—biasandscalefactor，andestablishcalibrationequation．ThemethodisprovedtobecorrectthroughexperimentalverificationtakingMPU6050accelerationgyroscopeasexample．Theresultsshowthatthecalibrationmethodcaneffecti

6、velyimproveprecisionoftechnicalindicatorsofaccelerationsensorsuchaszero—biasandscalefactorbythecalibrationmethod．Keywords：MEMSaccelerometers；zerobias；scalefactor；posturecalibration0引言台为实验平台，进行翻滚获取被标定传感器的实验数据，利MEMS惯性器件以其结构简单、低成本、小体积等优势用转台上的参考加速度计的姿态指向等信息，通过各种解算算法完成传感器标定。该方法可以实现对加速度传感器在太空

7、、工业机器人及汽车领域取得了广泛的应用。但是的综合指标进行标定，但对设备的精度和转台的姿态转向MEMS惯性器件的精度指标与其他同类传感器的精度相比精度要求较高，操作复杂且费时，另外还有粒子种群算法的要低得多，制约了它的进一步的应用。目前，对三轴零偏和复杂性等问题。标度因子进行校准已经成为一个研究热点。本文提出了一种采用静态任意六姿态位置的实验数据MEMS加速度计的主要技术指标有零偏和标度因子。对加速度计三轴零偏和标度因子进行校准。这种方法由于批量生产工艺等方面的原因，产品的一致性不易精确避免使用转台等设备，而且无需任何的参考传感器，具有速控制，厂家给