第30卷第8期 2017年8月
传感技术学报
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
StudyonMHDAngularRateSensor'sRandom
DriftError Compensation Method
LI Hongyu',XU Yadong',WU Tengfei?*,LI Xingfei?,JI Yue
Vol.30No.8 Aug.2017
( 1.Shandong Unitersity of Science and Technology, Qingdao Shandong 266590, China ;
2.State Key Laboratonyof Precision Measwrement Technology and lnstruments, Tiarnjin J/nieersity, Tianjin 300072, Chin
3. Key Laboratory of Adeanced Electrical Engineering and Energy Technology , Tianjin Palytechaic /ieersitly, Tianjin 30087, China)
Abstract : In order to compensate the random drift error of Magnetohydrodynamics( MHD) angular rate sensor effec-tively, Kalman filter algorithm is used to process the random drift of MHD angular rate sensor on the basis of the time sequence model of the MHD angular rate sensor. And then, variance and Allan variance are used to analysis and compare the data before and after filtering. Finally,the experiment result demonstrate the effectiveness of the method improving the accuracy of MHD angular rate sensor.
Key words : MHD angular rata sensor; random drift error; time series analysis ; Kalman filter; Allan variance
EEACC·7230
doi:10.3969/j.issn.10041699.2017.08.011
MHD角速度传感器随机漂移误差补偿方法研究*
李洪宇1，徐亚东1，吴腾飞2*，李醒飞2，纪越3
（1.山东科技大学，山东青岛266590；2.天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300027：
3.天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室，天津300387）
摘要：为了补偿磁流体动力学(MHD)角速度传感器的随机漂移误差，在对其建立时间序列模型的基础上，采用卡尔曼滤波算法对MHD角速度传感器的漂移数据进行了处理，并用方差和Allan方差分析的方法，对滤波前后的数据进行了分析对比实验结果表明此方法能有效地提高MHD角速度传感器的测量精度，
关键词：MHD角速度传感器；随机漂移误差；时间序列分析；卡尔曼滤波；AIlan方差
中图分类号：TH73;TN911.7
文献标识码：A
以高分辨率遥感卫星为代表的高精度航天器，主要用于对地观测、深空探测和激光通讯等，在民用和国防领域都发挥着重要的作用。基于磁流体动力学（MHD）的角速度传感器不存在机械饱和的问题，传感器部分不含感抗元件，具备低噪声、宽频带的特性，可以为对地观测系统、瞄准稳定系统等提供航天器在轨微角振动信息。而且MHD角速度传感器对交叉轴的耦合不敏感、耐冲击，成本低，可以在恶劣条件下工作。1991年美国战略主动防御组织在中继卫星反射实验（RME）【1-2]中使用了美国研发机构 ATA研发的MHD-ARS。2006年1月，日本宇宙研究开发机构（JAXA）研制的先进陆地观测卫星 ALOS[3]中使用了ATA研发的ARS-12G为原型的改造型MHD-ARS。2006年5月由美国海洋大气局（NOAA）与NASA联合研发的Goes-N卫星的微角
文章编号：1004-1699(2017)08-1193-06
振测控[4]采用了ATA研制的基于MHD的三轴角速度传感器，提供平台高频部分的角振动信息。
国内针对磁流体惯性器件的研究起步较晚， 2008年华中科技大学罗荣峰[5]介绍了磁流体陀螺的基本工作原理。2011年兰州物理研究所霍红庆[6]等人对MHD角速度传感器设计中的部分关键技术进行了分析。2013年开始，天津大学徐梦洁等[7-8]研究了MHD角速度传感器的工作原理和传感结构，王丽萍等[9]研究了MHD角速度传感器输出信号的提取方法，张少强【10]、纪越等[11-12]研究了 MHD角速度传感器低频拓展，然而，有关MHD角速度传感器随机漂移误差补偿技术的研究，目前还相对较少。
MHD角速度传感器的随机漂移有两个主要来源，首先是传感器的表头部分噪声，如传感器的零件
项目来源：国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目（61427810）；天津市自然科学基金项目（青年项目）（16JCQNJC04500）
收稿日期：2017-01-07
修改日期：2017-03-15