基于两步修正法的MEMS三轴陀螺仪标定方法

针对目前三轴陀螺仪标定存在依赖于昂贵的转台设备或标定参数不完全的问题,本文提出了一种了基于两步修正法的MEMS三轴陀螺仪标定方法。该方法首先使用六位置法对加速度计12参数模型、三轴陀螺仪比例因子、三轴陀螺仪静态零偏进行标定补偿,然后对三轴陀螺仪非正交误差模型建模,进行系统级标定。两步修正法可实现在无精密设备条件下快速准确的对各项误差进行辨识,获得良好的标定效果。仿真实验表明,本文算法所获得的非正交误差均值接近1%,标准差小于0.1%;比例因子误差均值小于0.14%,标准差小于0.004%,且具有很好的一致性。实际实验表明,65 s纯惯性导航姿态更新结果中,该标定方法的俯仰角误差精度可以达到0.624°,横滚角误差精度可以达到0.67°。

低成本三轴微数字陀螺仪标定方法及实验研究

MEMS陀螺仪价格低廉但是误差很大,因此需要对传感器性能参数进行测试和标定,以建立准确的输出数学模型来减少系统误差。文中通过MEMS陀螺仪的动态实验和摇摆实验,验证了所选用的MEMS三轴数字陀螺仪具有良好的动态速率跟踪和测试性能。给出了MEMS陀螺仪的输出数学模型,在此基础上,设计了MEMS三轴数字陀螺仪的标定实验方案,并通过实验数据分析验证了该方法的正确性和有效性。

三轴微机电系统陀螺仪自适应干扰补偿方法

三轴微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)陀螺仪在制造和应用过程中会受到系统参数不确定和外界干扰的影响,降低MEMS陀螺仪的检测精度.本文提出一种基于自适应干扰估计的滑模控制策略对MEMS陀螺仪进行参数不确定和干扰补偿,同时实现轴向轨迹跟踪,从而提高检测精度.相比传统滑模控制方法,该策略利用趋近律概念描述滑模趋近运动,改善趋近运动阶段的动态品质,同时利用干扰观测器在线实时估计系统未知干扰,大大降低滑模面的切换增益,有效地降低滑模面抖振.最后利用Lyapunov直接法证明了系统的渐进稳定性和干扰估计的收敛性.仿真结果表明了该策略的有效性.

MEMS陀螺仪冗余配置故障检测方法

针对姿态测量系统的可靠性问题,提出了一种冗余配置方式的微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)陀螺仪故障检测方法。首先,基于三轴MEMS陀螺仪研究了冗余配置的形式,给出了相应的故障评价函数,并给出了最优配置角度的计算方法;其次,根据冗余配置建立陀螺仪故障检测数学模型,设计了MEMS陀螺仪硬故障检测方法,并进一步证明了陀螺仪的软故障和陀螺仪输出噪声的相关性,通过最大似然估计给出了软故障检测判决函数;最后,利用自主构建的故障检测硬件平台进行了实验验证,成功实现了对发生硬故障及软故障陀螺仪敏感轴的检测。该方法将MEMS陀螺仪的冗余配置扩展到了敏感轴水平,提高了MEMS陀螺仪的数据利用率,增加了系统可靠性。

小型化MEMS制导仪标定与误差补偿方法研究

为了提高某小型化制导仪中的低精度三轴MEMS（Micro-electromechanical Systems）陀螺仪的测量精度，建立了误差补偿模型，并基于三轴转台安排了标定试验，求得模型参数，并进行解耦验证。由于惯性器件温度漂移和温度测量过程中的滞后现象，针对陀螺仪进行-40℃～50％的温度标定试验，采用一元高阶模型对陀螺仪温度漂移误差进行补偿，并通过MATLAB对该温度范围内的标定测试数据进行曲线拟合，得到零位相对温度变化的的拟合函数，并分离出相应的系数。试验结果表明，采用该种标定与误差补偿方法比传统方法节省了大量时间和人力，而且还能够快速标定出温度系数，从而有效地提高了陀螺仪的测量精度。

无人机磁惯导系统中陀螺仪的叉积标定算法

针对无人机磁惯导系统(MINS)中的三轴MEMS陀螺仪的现场标定问题,提出了一种叉积标定算法。该方法基于载体矢量变化率与角速度关系来标定陀螺仪的各项误差,即导航坐标系中任一常矢量在无人机载体坐标系中对时间的变化率,可表示为该矢量与载体角速度的叉积。叉积标定法利用这一原理,可在无精密设备的条件下快速、便捷地对三轴陀螺仪进行标定。数值仿真表明,叉积标定法在微分形式和积分形式下都能有效地辨识和补偿陀螺仪的各项误差系数,并且能在各种不同因素影响下获得良好的标定效果。实物试验结果证明,基于地磁矢量辅助的叉积标定法对MINS模块中陀螺仪进行标定时,其精度达到0.227 9°/s,能够接近于转台标定的水平。陀螺仪标定后的数据与旋翼无人机飞控中的二阶互补滤波算法相结合,使得定点悬停状态下角度偏差控制在0.8°以内,有利于无人机现场标定和实际飞行中姿态数据的量测。

基于三轴MEMS陀螺仪的车载式道路照明眩光检测系统

为了能够解决道路照明眩光对车辆驾乘人员和行人所带来的困恼,科学有效的测量方法和专业的测量仪器是必不可少的。本文介绍一种基于三轴MEMS陀螺仪的车载式道路照明眩光检测系统,有效地解决了眩光测试中的抗震动、抗倾斜、抗干扰能力等问题,进而提高了道路照明眩光现场测量结果的准确性、可重复性及仪器操作的方便性,为道路照明眩光测量提供更好的技术设备支持。