mems陀螺仪零位误差分析与处理

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1、第25卷第5期传感技术学报Vol．25No．52012年5月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMay2012*AnalysisandProcessingonZeroPositionErrorofMEMSGyroscope*CHENXuguang，YANGPing，CHENYi(SchoolofMechatronicsEngineering，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu611731，China)Abstract:Stud

2、yonzeropositionerrorofMEMSgyroscopehasagreatvalueonimprovingtheaccuracyofinertialnavigationsystem．AllanvarianceanalysismethodwasadoptedtoevaluateonzeropositionerrorofMEMSgyro-scope．Akindofdynamiczerooffsetcompensationalgorithmwaspresentedtoeliminatethezerooffseterror．HDR(

3、HeuristicDriftReduction)wasalsoimprovedandthecompensationaccuracyoforiginalalgorithmwasincreasedeffectively．Finally，Allanvarianceanalysismethodwasadoptedtoevaluateonthecompensatedzeropositionerror．Testhadbeendonewiththeplatformofgyro-equippedindoormobilerobotVoyager-IIAan

4、dtheresultsshowpreci-sionwasincreasedsignificantlywiththeimprovedalgorithm．Keywords:MEMSgyroscope;zeropositionerror;HDR;dynamiccompensation;AllanvarianceanalysisEEACC:7630doi:10．3969/j．issn．1004－1699．2012．05．015*MEMS陀螺仪零位误差分析与处理*陈旭光，杨平，陈意(电子科技大学机械电子工程学院，成都611731)摘要:研究微机械陀

5、螺仪的零位误差对提高惯性导航精度具有重要意义。采用Allan方差分析法对MEMS陀螺仪的零位误差做了综合评定，提出了一种动态的零值偏移误差补偿算法来滤除陀螺仪的零值偏移误差，还对启发式漂移消减法HDR(HeuristicDriftReduction)做了改进，有效地提高了原算法的补偿精度。最后，再次采用Allan方差分析法对补偿后的零位误差进行评定，并以Voyager-IIA机器人为平台进行试验，结果证明了改进后的算法能显著的提高陀螺仪的输出精度。关键词:MEMS陀螺仪;零位误差;启发式漂移消减法;动态补偿;Allan方差分析中图分类号:

6、V241．5文献标识码:A文章编号:1004－1699(2012)05－0628－05微电子机械系统MEMS(Micro-Electro-Mechanical条件下测定零值偏移常量，在应用中通常采用对其System)陀螺仪以其尺寸小、质量轻、价格低的优点一次性的零值偏移补偿的方法。在陀螺仪长时间工越来越受到人们的重视，但是精度较低限制了它的作以及外界环境发生变化条件下，零值偏移量并非应用领域。提高MEMS陀螺仪精度主要方法有提恒定值，所以这种简单的零值偏移误差补偿方法存［8］高加工工艺的精度和对陀螺仪的误差做精准的补偿在很大的缺陷。对陀螺

7、仪的随机漂移误差补偿两种方法，前者的周期较长且易于增加成本，而后者目前常采用Kalman滤波的方法，因这种方法具有较则是一种目前比较可行的方法。MEMS陀螺仪的误好的实时性得到了广泛的引用，但是Kalman滤波法差主要包括零位误差和动态误差，一般重点对零位要求信号必须是平稳时间序列，且要知道信号的激［1－2］［9－10］误差做处理。零位误差又分为零值偏移误差和励噪声和观测噪声的方差，在实际应用中这两随机漂移误差，目前对MEMS陀螺仪零位误差的估种方差较难测得。算方法主要包括1σ和Allan方差两种方法。1σ方鉴于此，本文从工程应用的角度出

8、发，详细阐述法得到的是误差的总体指标，Allan方差分析法可以了基于Allan方差的陀螺仪的零位误差分析法、动［3－7］［11－12］对误差的各种成分进行有效的分析。目前对零态零值偏移误差的补