实用的MEMS惯性器件外场标定方法-论文.pdf

《实用的MEMS惯性器件外场标定方法-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、2014年第33卷第6期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)27实用的MEMS惯性器件外场标定方法任建新，杜亚宁，杨星辉，赵兴梅(西北工业大学自动化学院。陕西西安710072)摘要：在实际工程应用中，当不具备高精度实验室标定设备时，研究简易可行的MEMS惯性器件外场标定算法非常有必要。在分析MEMS惯性器件误差模型的基础上，提出一种基于椭球模值约束算法的外场标定方法，通过设计合理的实验编排方案和有效的求解算法来实现对误差模型参数的估计。对比实验结果表明：

2、所提出的标定方法简易可行，其误差系数在合理的误差范围内，从而证明了该外场标定方法的有效性。关键词：MEMS惯性器件；外场标定；误差模型；椭球模值约束中图分类号：U666．1文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)06-0027-04OutfieldcalibrationmethodforpracticalMEMSinertialdeviceRENJian·xin，DUYa—ning，YANGXing—hui，ZHAOXing·mei(CollegeofAutomation，Northweste

3、rnPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Inpracticalengineeringapplication，whenlackofhighprecisionlaboratorycalibrationdevice，itisverynecessarytostudysimpleandavailableoutfieldcalibrationalgorithmforMEMSinertialdevice．Onthebasisofanalysisonerro

4、rmodelofMEMSinertialdevice，proposeanoutfieldcalibrationmethodthatbasedonalgorithmofellipsoidmodelvalueconstraint，andthroughdesigningreasonableexperimentallayoutschemeandeffectivealgorithmtorealizeestimationofell'ormodelparameters．Bycomparingexperimentalres

5、ults，itshowsthattheproposedcalibrationmethodisavailable，anderrorcoeficientwithinreasonablerangeoferror，whichprovesvalidityofthismethod．Keywords：MEMSinertialdevice；ontfieldcalibration；errormodel；ellipsoidmodelvalueconstraint0引言MEMS惯性器件在成本、体积、可靠性等方面具有显著优势，但是

6、其发展却受到精度的制约，由于输出中总是包含着各种误差项，因此，有必要对它的主要误差系数进行标定。然而，与传统的高精度惯性传感器相比，低精度的MEMS惯性器件有其特殊性，主要表现在零偏重复性和稳定性较差；其次，在实际的工程应用中，很少有条件提供㈢·㈩高精度的实验室标定设备，因此，设计一种针对MEMS惯性器件的简易可行的外场标定方法非常有必要。本文从分析基于ADIS16405型号的MEMS惯性测量单元的误差模型出发J，结合基于椭球模值约束的外场标定算法，分别设计了针对MEMS加速度计和MEMS陀螺仪的实验编排方

7、案，最后对比实际外场标定与实验室标定结fKm00果，证明了该标定方法的可行性。IJ001MEMS惯性器件的误差分析Io0=(2)与传统的惯性传感器类似，可将MEMS惯性器件的误收稿日期：2013—1l—l1基金项目：国家自然科学基金资助项目(60974109)传感器与微系统第33卷3)非正交误差是由于制造时不能保证三轴传感器3)当传感器存在非正交误差时测的3个测量轴正交而引起的误差，当MEMS三轴传感器(而)。+(而：)+(而+(pA一)m一A而：)。的敏感轴不处于正交时，则会引起非正交误差=m，(10)，

8、，m令式(10)与一般椭球方程相比较，可以得出传感器的输出=Im(3)在解析几何意义上已经不是一个严格意义的椭圆，而是一个关于原点对称的扁球体。m根据式(4)得出综上所述，MEMS三轴传感器的误差模型可以表述为J，l=(K)(而一m0)．(11)而=KTm+J，l0．(4)将式(11)矩阵形式展开分别得出2外场标定的原理与算法在静态情况下，MEMS加速度计的输出为当地的重力bmm：挚—一．·(12)矢量g，虽然g