第29卷第6期 2016年6月
传感技术学报
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
Vol.29No.6 June2016
ErrorAnalysisandCalibrationofMEMSInertialComponents
YUTing,SUNWei,WENJian
(Sohoof of Geomatics,Liaoning Techknical Uninersity, Fuxin Liaoning 123000, China）
Abstract : In view of the influence of the working environment and the noise of the inertial sensor, the output signal noise ratio is low and the accuracy of the system is affected. The error analysis and calibration scheme of MEMS in-ertial device is proposed. MEMS output is identified by Allan variance method. The error term of data acquisition is obtained by curve fitting of output information. The error coefficients in the model are solved by using MEMS error model and tewnty-four position and speed calibration method. Experimental results of Turntable show that the meth-od of combining calibration based on position and rate can be used to extract the error coefficients of MEMS inertial
device. The comparison results Verified that the error correction scheme is feasible Key words: MEMS; calibration ; rate experiment ; Allan variance ; twenty-four position
EEACC:7230
doi:10.3969/j.issn.10041699.2016.06.012
MEMS惯性组件的误差特性分析与标定
于婷孙伟文剑
(辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院，辽宁卓新123000）
摘要：针对惯性器件输出受工作环境及器件自身噪声影响，导致惯性组件输出信噪比低进而影响系统定位测姿精度等间题，提出MEMS惯性组件误差分析与标定方案。利用AIlan方差对MEMS输出进行辨识，对输出信息曲线拟合并确立MEMS 器件误差项的误差取值，建立MEMS几何误差模型并设计分立式标定方案。转台实验结果表明，24位置及速率标定方法可实
现惯性组件常值误差系数的有效分离与求取，对比器件误差补偿前后的结果，验证了误差修正方案的可行性关键词：MEMS；标定；速率实验；艾伦方差；24位置
中图分类号：TP212
文献标识码：A
MEMS惯性导航系统可为载体提供三维位置、速度及姿态信息]。但较低的信噪比限制了MEMS 导航系统在众多领域中的应用。为降低器件误差对导航精度影响，开展MEMS误差特性分析、建模与误差修正方法研究成为在现有器件精度基础上实现更高精度导航的有效途径之一。Allan方差法由美国国家标准局的DavidAllan提出，是在时域上对频域稳定性进行分析的一种方法。它被广泛地用于分析产生噪声的随机过程的特性，并从数据中辨识出各种噪声(2-4)。该方法不仅适用于分析惯性器件的误差特性，而且也适用于任何精密仪器的噪声研究。论文基于上述方法对实验室自有MEMS 惯性器件噪声误差进行评估，分解得到惯性器件随
文章编号：1004-16992016)06-0859-06
机误差主要成分；通过建立惯性器件几何数学模型并研究器件在已知条件下的漂移误差、标度因数及安装误差等误差项的标定分离方法，依据实验室三轴惯性测试转台开展位置与速率实验实现误差系数矩阵的求取，
MEMS惯性组件AIlan方差分析
随机漂移率是衡量惯性器件性能的一项重要指标，但是它反映的是一个随机变化的过程，为开展MEMS惯性器件误差特性分析并实现误差参数的有效分离.通过绘制Allan标准差双对数曲线并进行曲线拟合实现MEMS器件的误差系数求取
首先，设定系统采样时间为t，连续采样N个数
项目来源：国家自然科学基金项目(41304032)；高等学校博士学科专项科研基金(新教师类)项目(20132121120005)；第8批中国博士
星金080）要需国8（90810）要（[( 目（2015020078）；江西省数学国土重点实验室开放研究基金项目（DLLJ201501）：精密工程与工业测量国家测绘地理信息局重点实验室开效基金项目(PF2015-13)；地球空间环境与大地测量教育部重点实验室开效基金项目(14-01-05)；对地观测技术国家测绘地理信息局重点实验室基金项目（K201401）：海岛（确）测绘技术国家测绘地理信息局重点实验室项目（2014B05）
收稿日期：2015-11-04
修改日期：2016-02-29