MEMS 陀螺隨機(jī)誤差的建模與分析

王新龍 李 娜

（北京航空航天大學(xué) 宇航學(xué)院，北京 100191）

MEMS 陀螺隨機(jī)誤差的建模與分析

王新龍 李 娜

（北京航空航天大學(xué) 宇航學(xué)院，北京 100191）

為了更全面地了解微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems）陀螺儀的隨機(jī)漂移誤差隨時(shí)間變化的特性，利用動(dòng)態(tài)Allan方差分析法對(duì)MEMS陀螺儀輸出信號(hào)特性進(jìn)行了全面分析.首先介紹了Allan方差和動(dòng)態(tài)Allan方差分析法原理，然后分別利用Allan方差分析法和動(dòng)態(tài)Allan方差分析法對(duì)MEMS陀螺儀的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了特性研究與性能分析.研究結(jié)果表明:速率斜坡、量化噪聲和速率隨機(jī)游走是MEMS陀螺的主要隨機(jī)噪聲，并且MEMS陀螺的隨機(jī)漂移具有隨時(shí)間變化的不穩(wěn)定性.動(dòng)態(tài)Allan方差不僅可以分離和辨識(shí)出MEMS陀螺的主要隨機(jī)誤差源，而且可以跟蹤和描述信號(hào)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定性，因此動(dòng)態(tài)Allan方差較經(jīng)典Allan方差分析法能夠更全面地表征MEMS陀螺儀的性能.

MEMS陀螺;漂移誤差;Allan方差;動(dòng)態(tài)Allan方差

與傳統(tǒng)陀螺儀相比，微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems）陀螺儀具有體積小、重量輕、成本低、抗沖擊、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在低成本導(dǎo)航系統(tǒng)中獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用.但MEMS陀螺儀的精度相對(duì)較低，這極大地限制了其應(yīng)用范圍.因此，如何補(bǔ)償MEMS陀螺儀的漂移誤差以提高陀螺儀的測(cè)量精度，已成為MEMS陀螺儀研究工作的重點(diǎn)之一.

陀螺儀漂移一般分為確定性漂移和隨機(jī)漂移兩部分，確定性漂移通過(guò)陀螺測(cè)試和標(biāo)定試驗(yàn)加以補(bǔ)償.隨機(jī)漂移是無(wú)規(guī)律且隨時(shí)間變化的，一般方法是通過(guò)建立陀螺的時(shí)間序列隨機(jī)漂移模型，然……