微陀螺零偏在线补偿方法及仿真

由于微机械陀螺零偏重复性和稳定性差,若不能实时跟踪零偏变化,则由此产生的导航误差较大。结合光纤陀螺特点,通过光纤陀螺与微机械陀螺的冗余配置,可以实现基于规则的在线陀螺零偏估计和零偏补偿。补偿后的数据与光纤陀螺数据进行融合,将融合后的数据作为观测值,通过根据机动目标"当前"统计模型和IMU动态模型建立的卡尔曼滤波器滤波进行动态误差和安装误差补偿。仿真结果说明该方法可行有效,能较好地提高数据测量精度。

MEMS陀螺零偏误差补偿方法研究

在高动态、恶劣温度环境下,MEMS陀螺仪零偏不仅受温度变化的影响,同时还受线、角运动等影响,其真实误差是所有因素耦合的结果。针对MEMS陀螺零偏温度和转速非线性耦合误差补偿问题,根据径向基(RBF)神经网络原理,提出了一种新的零偏误差补偿方法,并利用一种隐式结构MIMU对补偿效果进行比较,验证了采用RBF神经网络对低精度MEMS陀螺零偏误差补偿的有效性。

基于Kalman滤波的弹上陀螺零偏标定技术

提出了一种利用弹上导航用高精度陀螺对光轴上MEMS陀螺进行标定的方案,设计了高精度陀螺、MEMS陀螺零偏差值的Kalman滤波算法。经静基座、动基座仿真验证,陀螺零偏标定方案合理可行、鲁棒性强,可满足工程应用需要。

激光陀螺组合零偏温度补偿研究

温度是影响激光陀螺零偏的重要因素。将激光陀螺零偏分成与温度无关的常值零偏和与温度有关的趋势项零偏两部分,常值零偏可通过标定实验补偿。对于趋势项零偏,在-40～+60℃全温范围内,通过大量的重复性温度实验,建立了趋势项零偏与温度变化的分段多项式回归模型。运用该模型对高低温实验数据进行补偿,然后进行标定补偿,补偿后结果表明,基本上消除了陀螺零偏,且满足工程上的实时性要求。因此,该补偿方法具有很强的工程实用价值。

激光陀螺温度误差补偿方法研究

激光陀螺是捷联惯导系统的理想元件,并广泛应用于航空、航天、航海以及地面定位定向等方面;但是,激光陀螺对温度十分敏感,温度的变化会造成激光陀螺零偏的变化,最终影响捷联系统的初始对准和导航精度;所以当要求激光陀螺工作在高精度的场合时,必须采取必要的温度误差补偿措施;通过对激光陀螺进行大量的温度试验,分析了温度及温变速率对激光陀螺零偏的影响规律,提出了激光陀螺温度补偿模型;经试验验证,此模型能在一定程度上改善温度对激光陀螺精度的影响,为进一步提高激光陀螺的精度打下基础。

最小二乘法在微机电陀螺温度补偿中的应用

为了进一步提高MEMS陀螺仪的输出精度,提出一种基于最小二乘拟合的MEMS陀螺仪温度误差建模与补偿方案:通过分析MEMS陀螺仪输出特性,基于拉依达准则去除野值后,建立温度误差模型并对零偏进行标定补偿。实验结果表明,经温度补偿后的MEMS陀螺仪输出精度至少提高1个量级,可为扩大MEMS惯性器件在多变温度环境下的应用范围提供参考。

光纤惯导温度效应误差的高精度综合辨识与补偿

为了提高光纤惯导系统在温变环境中的使用精度,研究了惯性仪表温度效应误差的高精度综合辨识与补偿。首先利用全温范围下系统级标定技术建立了高精度标定参数基准并获得了陀螺和加速度计标度因数与加速度计零偏的温度系数。之后借助工作温度下仪表坐标系与基准温度下本体坐标系间的方向转换,确定了仪表安装误差与本体坐标系随温度的变化关系并修正了温度引起的坐标系间指向误差。在此基础上,给出了陀螺零偏温度漂移的分离与补偿方法。常温静态与变温动态导航试验结果表明,前者定位误差由2093降至442m,后者5h位置精度则提高了接近5倍,显著增强了惯导系统的温度适应性。

New digital drive phase control for improving bias stability of silicon MEMS gyroscope

In order to improve the bias stability of the micro-electro mechanical system（MEMS） gyroscope and reduce the impact on the bias from environmental temperature,a digital signal processing method is described for improving the accuracy of the drive phase in the gyroscope drive mode.Through the principle of bias signal generation,it can be concluded that the deviation of the drive phase is the main factor affecting the bias stability.To fulfill the purpose of precise drive phase control,a digital signal processing circuit based on the field-programmable gate array（FPGA） with the phase-lock closed-loop control method is described and a demodulation method for phase error suppression is given.Compared with the analog circuit,the bias drift is largely reduced in the new digital circuit and the bias stability is improved from 60 to 19 °/h.The new digital control method can greatly increase the drive phase accuracy,and thus improve the bias stability.

一种基于MEMS传感器的全局渐进稳定的姿态估计算法

针对微小型无人飞行器的控制对高精度、小体积、低功耗的姿态信息的需求,提出了一种实用的基于MEMS传感器的姿态解算算法,实现了在低加速度状态下对飞行器姿态的精准估计。该算法将MEMS陀螺仪、加速度计和磁力计的数据作为输入,采用一种全局渐进稳定的状态观测器方法对3种传感器数据进行融合,进而得到欧拉角输出。首先,针对实际航姿参考系统(AHRS)设计的需求,改进了TRIAD算法,使用加速度计和磁力计的量测向量来估计姿态旋转矩阵。与传统方法相比,该方法避免了矩阵的求逆过程。其次,在获得了量测向量确定的姿态旋转矩阵的基础上,设计了无需观测陀螺仪零偏的状态观测器,并证明了姿态角的收敛性。最后,基于实际MEMS传感器采样数据的仿真结果表明,在存在陀螺仪噪声和零偏的情况下,文中设计的状态观测器输出依然具有较高的精度和较好的动态特性。