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《微機(jī)電系統(tǒng)陀螺儀隨機(jī)漂移誤差建模與濾波研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、2012年第4期導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)NO．42012總第320期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo．320文章編號(hào)：1004-7182(2012)04—0035．04微機(jī)電系統(tǒng)陀螺儀隨機(jī)漂移誤差建模與濾波研究宋吉磊，昊訓(xùn)忠，郭鈴(空軍工程大學(xué)工程學(xué)院，西安，710038)摘要：隨機(jī)漂移是微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)陀螺的主要誤差，建立其數(shù)學(xué)模型并在輸出中加以補(bǔ)償是抑制該項(xiàng)誤差、提高M(jìn)EMS陀螺精度的有效方法。采用Allan方差對(duì)MEMS陀螺實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，并采用時(shí)間序列分析法建立了隨機(jī)漂移模型。根據(jù)建立的漂移模型，就如何利用Kalman濾波抑制隨機(jī)漂移誤差
2、進(jìn)行了分析和研究。關(guān)鍵詞：微機(jī)電系統(tǒng)陀螺；隨機(jī)漂移；Allan方差；時(shí)間序歹lJ分析；Kalman濾波中圖分類號(hào)：V241文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AResearchonModelingandFilterofMicroElectroMechanicalSystemGyroscopeRandomDriftSongJilei，WuXunzhong，GuoLing(EngineeringCollege，AirForceEngineeringUniversity，Xi’an，710038)Abstract：RandomdriftisthemainelTorofMicroElectroMechani
3、calSystem(MEMS)gyroscope．It’sanefficientmethodtoreducetherandomdriftandimprovetheaccuracybymodelingandcompensatingintheoutputofMEMSgyroscope．AllanvarianceisusedforanalyzingthemeasureddataofMEMSgyroscope，anditsrandomdriftismodeledbyanalyticalmethodoftimeseries．Basedontheestablishedmodel，it’S
4、analyzedandresearchedhowtoreducetherandomdriftbyKalmanfilter．KeyWords：MicroElectroMechanicalSystemgyroscope；Randomdrift；Allanvariance；Timeseriesanalysis；KalmanfiIterO引言微機(jī)電系統(tǒng)(MicroElectroMechanicalSystem，MEMS)Ill,是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上結(jié)合精密機(jī)械技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新的學(xué)科領(lǐng)域。MEMS技術(shù)具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。基于此技術(shù)發(fā)展起來(lái)的微慣性器件就是一類典型的ME
5、MS傳感器，它的出現(xiàn)極大地?cái)U(kuò)展了慣性技術(shù)的應(yīng)用范圍，使得基于微慣性器件構(gòu)建低成本、高性能的微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)迅速成為當(dāng)前慣性技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。目前，MEMS陀螺儀的性能，尤其是精度指標(biāo)，與傳統(tǒng)的陀螺還有較大差距，只能應(yīng)用于低精度要求的場(chǎng)合。影響MEMS陀螺儀精度的主要原因是輸出信號(hào)中的隨機(jī)漂移誤差較大，因此，建立隨機(jī)漂移誤差的數(shù)學(xué)模型并在輸出中加以補(bǔ)償是抑制該項(xiàng)誤差、提高M(jìn)EMS陀螺儀精度的有效方法。Allan方差法是對(duì)陀螺儀噪聲進(jìn)行分析的一種標(biāo)準(zhǔn)方法，它能非常容易地將各種誤差源及其對(duì)整個(gè)噪聲統(tǒng)計(jì)特性的貢獻(xiàn)進(jìn)行細(xì)致的表征和辨識(shí)；時(shí)間序列分析法在陀螺漂移建模領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)
6、用：基于建立的時(shí)序模型，采用多次Kalman濾波可以對(duì)漂移信號(hào)進(jìn)行處理。1Allan方差分析Allan方差法【2】是20世紀(jì)60年代由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的DavidAllan提出的，是一種基于時(shí)域的分析方法，具有便于計(jì)算、易于分離等優(yōu)點(diǎn)。1．1Allan方差的定義與計(jì)算設(shè)以采樣時(shí)間f0對(duì)陀螺儀輸出角速率進(jìn)行采樣，共采樣了N個(gè)點(diǎn)，得到序列(m)。把所獲得的N個(gè)數(shù)據(jù)分成K組，K=N／M，每組包含M(M耋(Ⅳ一1)／2)個(gè)采樣點(diǎn)，每一組的持續(xù)時(shí)間f=Mro稱為相關(guān)時(shí)間，每一組的平均值為五(M產(chǎn)古∑％_n吖+；(七=l，2，?，K)(1)收稿日期：2011．12．10；修回日期：2012
7、-01．19作者簡(jiǎn)介：宋吉磊(1987．)，男，碩士研究生。主要研究方向?yàn)閼T性導(dǎo)航與組合導(dǎo)航36導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)2012年Allan方差定義為一(力皇丟((贏“M)一贏(M))2)=赤驀面(玲磊(㈣21．3實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)采用的MEMS陀螺儀是由ADI公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)(2)的ADISl6355iSensor，以50Hz的速率采集基座靜止時(shí)MEMS陀螺儀的輸出，得到隨機(jī)漂移數(shù)據(jù)樣本如圖1所示。．式中<>為求總體平均。對(duì)于不同的相關(guān)時(shí)間f，可求得相應(yīng)的Allan方差。Allan方差的平方根aA(r)通常被稱為
