基于角加速率的MEMS陀螺仪快速标定方法

微机电系统(MEMS)陀螺仪的非线性误差是影响陀螺仪测量精度的主要因素之一。针对角速率标定法难以获得陀螺仪连续输出的问题。该文提出了一种角加速率标定实验方案,介绍了用二次标定方法解算出陀螺仪的零位误差系数、刻度因子、交叉耦合系数及非线性误差项的具体步骤。与常规补偿模型算法比较表明,此方法可快速标定陀螺仪的误差参数,补偿后的MEMS陀螺仪绝对误差小于0.084(°)/s,线性度提高了1~2个数量级。

基于单片机的GPS/MEMS陀螺仪航向角实时测量系统

针对陀螺仪测量误差随时间累积,GPS在动态环境中可靠性差等问题,提出并设计了一种基于单片机的GPS/MEMS陀螺仪航向角实时测量系统。该系统以C8051F021单片机为核心处理器,GPS与MEMS陀螺仪相组合,将GPS接收机中IPPS脉冲信号作为同步标签,实现GPS对陀螺仪航向角解算的实时修正,从而获得高精度和高可靠性的航向角信息。试验结果表明该系统可以正确、可靠地完成对运动载体航向角信息的实时测量,航向角实际应用误差控制在±1°以内,具有较高的实际应用价值和广阔的研究前景。

基于MEMS陀螺仪的农机转向轮角测量方法

针对传统连杆式轮角传感器安装困难,提出双MEMS陀螺仪轮角测量方法测量农机转向轮角。设计Kalman滤波器消除陀螺仪零偏、随机漂移和角度积分累积误差,实时反馈校正轮角测量值,实现农机转向轮角的精准测量。验证试验结果表明Kalman滤波器的校正效果良好,双MEMS陀螺仪测量转向轮角方法可行。对比试验结果表明,该方法转向轮角测量精度与传统轮角传感器测量精度相当,2.5m和1.5m上线距离均方根误差分别为0.26°和0.21°;动态响应性能略逊于传统角度传感器性能,分别采用本文方法和轮角传感器进行导航,拖拉机偏离目标航线2.5m时上线时间分别为17.9s和15s,偏离目标航线1.5m时上线时间分别为16.2s和14.2s。两组试验结果表明,本文提出的双MEMS陀螺仪转向轮角测量方法具有较好的测量精度,适用于农机转向轮角测量,满足导航作业的需求,能够替代传统的连杆式绝对轮角传感器。

MEMS陀螺仪大失准角解耦测试方法的研究

针对传统陀螺仪测试方法不适用于MEMS陀螺仪测试的现状,分析了MEMS陀螺仪标度因数和输入轴失准角测试特点,在此基础上,提出了一种新的解耦测试方法;同时,设计了解耦测试夹具,并给出了解耦测试试验流程;最后采用MEMS陀螺仪典型试验参数进行了仿真。仿真表明,该方法实现了测试参数的解耦,提高了测量精度,适用于大输入轴失准角的MEMS陀螺仪。

基于RTK-GNSS和MEMS陀螺仪的车辆航向角测量技术

[目的]更好地满足车辆自动驾驶时航向角测量的精度要求。[方法]提出卡尔曼滤波算法,把实时动态全球导航卫星系统(RTK-GNSS)测量出来的经纬度和高程经过高斯投影转换为高斯平面坐标,和微电子机械系统(MEMS)陀螺仪测得的累积航向角进行融合处理,最终得到车辆更为精准的航向角。[结果]融合后的航向角度曲线既保持了 GNSS 航向的整体变化趋势,也保持了陀螺仪航向的细部变化趋势,且较 GNSS 和陀螺仪所得曲线更为平滑,可以跟踪车辆 180°调头的转弯动作。[结论]卡尔曼滤波算法可以实时在线且精准地测得车辆航向角数据,精度较 GNSS 测量结果提高 80%以上。

基于GNSS航向微分和MEMS陀螺仪的农机轮角测量方法

【目的】设计一种农机前轮转角测量方法,代替安装复杂的连杆式轮角传感器。【方法】采用GNSS天线测量航向和速度,MEMS陀螺仪测量车身和车轮的合转动速率,计算MEMS陀螺仪与GNSS航向微分差值,获得车轮转动速率;设计自适应卡尔曼滤波器进行信息融合和校正,获得车轮转向角,并进行性能验证和田间应用试验。【结果】与连杆式轮角传感器测量结果对比,轮角测量方法的拖拉机在偏离航线2.5和1.5 m进行上线时,平均绝对误差(MAE)分别为1.13°和0.87°,均方根误差(RMSE)分别为0.90°和0.68°,上线时间分别为29.4和23.5 s;以4 km/h田间导航应用时,MAE为0.44°,RMSE为0.87°,满足拖拉机旱地作业要求。【结论】GNSS航向微分和MEMS陀螺仪轮角测量方法与连杆式轮角传感器测量性能相当,能够替代轮角传感器用于较低速农业机械导航。

MEMS微陀螺仪研究进展

回顾了MEMS微陀螺仪的研究进展,简单介绍了MEMS微陀螺仪的市场应用。微陀螺仪是MEMS器件中非常重要的一类器件。它的运用已经从单纯的航空领域逐渐转向汽车、消费电子行业等低端市场,这意味着微陀螺仪除了传统意义上的高精度高稳定性的要求,也可以向低精度商品化发展。传统的振动式陀螺,由于原理的局限性和加工技术的限制,很难达到战术级和惯性级的要求。导航级集成微陀螺(NGIMG)项目建议使用其他途径,以减少器件的可移动部件和降低工艺难度,从而提高其精度和抗干扰能力。各种设计方法近年来层出不穷,其中悬浮转子式微陀螺是目前精度最高的陀螺仪,微集成光学式陀螺也将在未来一段时间拥有巨大的研究潜力和发展空间。

MEMS陀螺仪的一种实用标定法

主要介绍了一种微机械系统(MEMS)陀螺仪的速率标定法,根据MEMS陀螺仪的输出数学模型,详细推导了如何得到MEMS陀螺仪的输出数学模型中的零漂、刻度因数和安装误差,并在得到其标定系数后将其封装在C函数中进行验证实验。通过实验数据分析可知,MEMS陀螺仪速率标定法原理简单,易于实现,且精度较高。此标定法所得到的MEMS陀螺仪输出数学模型能较准确地反映其输出,且MEMS陀螺仪的线性度有所改善。

MEMS陀螺仪的研究现状与进展

MEMS陀螺仪是MEMS传感器中应用最广泛的器件。当今信息智能时代的发展为MEMS陀螺仪带来新的发展机遇,使MEMS陀螺仪进入更高精度和更高可靠性的新的发展阶段。从微结构、电子学控制、工艺平台和集成应用四个方面综述了MEMS陀螺仪的最新进展。对MEMS陀螺仪分别按简并和非简并工作模式;速率陀螺仪的机械化和全角机械化;体Si、表面工艺、3D结构、封装和修调工艺等;高性能集成、高精度校准、数据融合新算法和各类导航应用等详细分类与内容进行介绍。在提取MEMS陀螺仪在微结构等四个方面的技术创新点的基础上,进一步分析了MEMS陀螺仪的发展趋势和未来发展重点。

适用于大角速率动力调谐陀螺仪的力矩器对比研究

作者针对动力调谐式陀螺仪最大进动角速率较小的不足 ,提出了一种结构简单、作用原理新颖的力矩器结构形式 。

速率偏频激光陀螺寻北仪中转台测角周期性误差的影响分析

连续旋转式寻北仪以其突出的性能成为当前寻北仪研究的热点,但关于转台误差对连续旋转寻北算法精度影响的分析很少。针对速率偏频激光陀螺寻北仪,研究了转台测角周期性误差对寻北结果的影响。理论分析表明,测角周期性误差的存在会导致寻北结果偏离真实值,必须对其进行建模和补偿以提高寻北精度。对理论分析结果进行了仿真实验和样机寻北实验验证。

ADI的MEMS数字陀螺仪提供更高的速率感测精确度

美商亚德诺公司（ADI）日前发表第四代高性能低功率、具备数字输出陀螺仪产品线中的最新成员--ADXRS453 iMEMS陀螺仪。特别针对在严苛环境中角速度（旋转）感测所设计的全新陀螺仪具有先进的差动Quad—Sensor设计．使其能够在强烈的冲击与振动条件下精确的运作。

MEMS陀螺仪的高精度标定方法

为了提高微机电(MEMS)陀螺仪的测量精度,研究了一种同时标定陀螺非正交误差和加速度敏感漂移误差的标定方法。设计了16位置的转台标定方案,分别以地球自转角速率和重力加速度作为角速率和加速度激励源,利用两组角速率数据迭代求解非正交误差和加速度敏感漂移误差,并以陀螺仪对地球自转角速率的敏感误差作为校正效果的评估依据。试验结果表明,该方法能够有效校正MEMS陀螺仪的非正交误差和加速度敏感漂移误差,提高了陀螺仪的测量精度,且易于工程实现。

一种基于磁传感器的MEMS陀螺标定方法

根据微型航姿测量系统各传感器的特点,研究出了一种基于磁传感器输出的MEMS陀螺标定方法,并根据MEMS陀螺误差参数模型设计相应的补偿算法,分别对MEMS陀螺的零偏和标度因数误差进行了补偿。与传统标定方法相比,该方法实现简单,适用于现场标定。实验结果表明,该标定方法能够有效地提高MEMS陀螺测量精度,补偿后陀螺在静态条件下2min内,俯仰角漂移小于0.035°,倾斜角漂移小于0.15°,航向角的漂移小于0.2°。当陀螺三轴均有角速率输入时,在角速度小于25°/s情况下误差都能保持在±2°以内。

中星测控CS-3ARS-01三轴角速率陀螺仪

CS-3ARS-01角速率陀螺是能对旋转物体三个轴向的角速率进行测量的数字化、智能化角速率传感器。其主要元件有基于MEMS技术的角速率敏感器件和高性能微处理器。微处理器可对角速率信号进行多项校正，然后通过RS232（RS485、RS422）接口输出三轴角速率信号。

采用MEMS陀螺仪的低噪声反馈控制设计

MEMS陀螺仪提供了一种简单的旋转角速率测量方法，其所在的封装很容易安装到印刷电路板上。因此，在许多不同类型的运动控制系统中，它们都是反馈检测元件的常见选择。在此类应用中，角速率信号（MEMS陀螺仪输出）中的噪声会直接影响系统的关键特性（如平台稳定性），且常常是控制系统能够支持的精度水平的决定性因素。

基于MEMS陀螺的旋转弹用姿态传感器的研制

旋转弹姿态参数的测量对于精确制导控制有重要的意义,为了检测旋转弹姿态,研制出一种可检测旋转弹姿态的传感器。利用一只重力加速度计和自行研制的MEMS陀螺作为敏感部件,利用MSC1214对两路信号处理,输出旋转弹的滚动、俯仰和偏航的角速率。设计了传感器的硬件电路和软件的算法。实验结果表明,该传感器可同时敏感3个角速率,测量结果与实际角速率基本吻合,具有一定的实际应用价值。

TYSK—65型静基座自校零压电角速率陀螺

本文介绍了一种新型控制用压电角速率陀螺,取消了加热恒温装置,设计了一种新式单元组合结构,研制了模拟补偿和静基座校零新技术,并改进了电子线路.它克服了原来压电陀螺准备时间长,零位重复性差的缺点,并降低了功耗.

利用加速度计和角速度仪的笔杆运动姿态检测

在笔杆上安装加速度和角速度传感器测量笔杆的运动姿态时,由于两种传感器的性质不同,再经过运算处理后,对测量结果精度的作用也不同。为此,本文利用3种卡尔曼滤波观测模型,分析比较了只利用加速度传感器、只利用角速度传感器以及同时利用加速度和角速度传感器数据3种情况下估计笔杆运动姿态的结果及特点。实验表明,角速度传感器可以较准确地确定角速度,但角度累计误差较大;加速度传感器的静态分量可以较准确地确定姿态角度,但对角度变化不灵敏,两者结合起来可以互相弥补欠缺,有利于笔杆的运动姿态检测。

微机械陀螺仪温度特性及补偿算法研究

微机械陀螺是近代发展起来的一种角速率传感器,与传统陀螺仪相比,它具有体积小、重量轻、价格便宜等特点,但其性能受环境温度的改变影响很大。通过分析温度变化对微机械陀螺仪的影响,推导出陀螺输出、驱动轴相位与温度的关系,提出了一种无温度传感器的新型补偿算法,经温度实验补偿后的陀螺温度漂移减小到补偿前的5%,为微机械陀螺的性能改善提供了一种新的途径。