MEMS 陀螺随机误差特性研究及补偿

• 作者: 储海荣 张宏巍 张明月 张玉莲 李银海 陈阳
• 来源期刊: 中国光学
• 学科: 航空航天
• 关键词: MEMS 陀螺 随机误差 Allan 方差 AR 模型 Kalman 滤波
• 年，卷（期）: 2016,（4）
• 所属期刊栏目: 光学仪器与测试
• 页码范围: 501-510
• 页数: 10页
• 分类号: V249.322
• 字数: 5058字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/CO.20160904.0501

摘要

为了提高 MEMS 陀螺输出角速度的精度，采用 Allan 分析法以及 Kalman 滤波算法对 MEMS 陀螺仪进行随机误差分析和补偿。由 Allan 方差分析陀螺的输出数据，对 Allan 方差进行最小二乘法拟合，得到各项随机噪声的定量评价指标；对陀螺的输出数据使用 AR 模型进行数学建模，采用 AIC 准则确定了 AR 模型的阶次，建立了陀螺零漂数据的离散时间表达式；在 AR 模型所建立的陀螺随机误差模型的基础上，设计了 Kalman 滤波器，对陀螺输出数据使用 Kalman 算法进行了滤波处理，对陀螺的随机误差进行了补偿；通过 Allan 方差对 Kalman 算法对陀螺随机误差的补偿效果进行分析。实验结果表明：角速率随机游走 Kalman 滤波前为0．1487°／h，Kalman 滤波补偿后为0．0041°／h，通过补偿可减小97．24％的角速率随机游走误差；零偏不稳定性 Kalman 滤波前为1．9408°／h，Kalman 滤波补偿后为0．0542°／h，通过补偿可减小97．21％的零偏不稳定性误差；速率随机游走 Kalman 滤波前为2．6985°／h 32，Kalman滤波补偿后为0．3343°／h 32，通过补偿可减小87．61％的速率随机游走误差。Kalman 滤波适用于 MEMS 陀螺的滤波处理，可有效降低陀螺的随机误差。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	陈阳	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所	39	362	9.0	18.0
2	张明月	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所	16	96	5.0	9.0
3	储海荣	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所	18	145	6.0	11.0
4	张宏巍	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所	8	59	4.0	7.0
5	张玉莲	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所	3	41	3.0	3.0
6	李银海	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所	1	27	1.0	1.0