实用的MEMS惯性器件外场标定方法.pdfVIP

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：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)06-0027-04 OutfieldcalibrationmethodforpracticalMEMS inertialdevice RENJian·xin，DUYa—ning，YANG Xing—hui，ZHAOXing·mei (CollegeofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China) Abstract：Inpracticalengineeringapplication，whenlackofhighprecisionlaboratorycalibrationdevice，itisvery necessary tostudysimpleandavailableoutfieldcalibrationalgorithm forMEMSinertialdevice．Onthebasisof analysisonerrormodelofMEMSinertialdevice，proposeanouftieldcalibrationmethodthatbasedonalgorithm of ellipsoid modelvalue constraint，and through designing reasonable experimentallayoutscheme and effective algorithm torealizeestimationofellormodelparameters．By comparingexperimentalresults，itshowsthatthe proposedcalibration method isavailable，and errorcoefficientwithin reasonablerange oferror，which proves validityofthismethod． Keywords：MEMSinertial device；onftieldcalibration；errormodel；ellipsoidmodelvalueconstraint 0 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 的实验编排方案，最后对比实际外场标定与实验室标定结 f