[发明专利]一种微机电三轴加速度计交叉耦合系数快速标定方法

说明书

本发明公开了一种微机电三轴加速度计交叉耦合系数快速标定测试方法，主要实现步骤为：将微机电三轴加速度计通过高精度标定测试工装，安装到三轴转台上，设计加速度计标定位置编排方案为六位置标定测试方法；建立准确的加速度计误差模型，通过误差模型计算加速度计的标度因数、零位和交叉耦合系数。针对现有技术标定时间长、操作繁琐、计算复杂的缺点，该方法简单、快速，极大提高生产效率。

技术领域

本发明涉及一种微机电三轴加速度计交叉耦合系数快速标定测试方法，特别适用于小体积MEMS三轴加速度计交叉耦合系数的标定，属于惯性测量单元技术领域，可适用于快速标定三轴加速度计的场合。

背景技术

MEMS加速度计是采用微机电(Micro Electro-Mechanical System，MEMS)技术设计的惯性器件，由它们构成的惯性测量单元测量载体相对惯性空间的角速度和加速度，能够自主、连续、实时提供位置、速度和姿态信息，具有隐蔽性好，不受气候条件限制，无信号丢失，不受干扰等优点，在国民经济和国防安全等众多领域有重要的用途。

微机电三轴加速度计是一个MEMS芯片，里面包含了三个正交设置的加速度计，微机电三轴加速度计是惯性测量单元的核心部件，它的精度决定了MIMU的测量精度，MIMU误差源中确定性的系统误差占总误差的绝大部分，因此，对确定性的系统误差进行分离、标定、补偿对提高惯性测量单元精度有决定性的作用。

目前，三轴加速度计的交叉耦合系数的标定基本采用多位置静态标定，比如8位置、12位置、24位置等多种标定方法，可以比较精确的标定加速度计交叉耦合系数，但是标定时间长，操作繁琐，计算复杂。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对现有技术标定时间长、操作繁琐、计算复杂的缺点，提出一种微机电三轴加速度计交叉耦合系数快速标定测试方法，该方法简单、快速，极大提高生产效率。

本发明的技术解决方案是：利用三轴转台，采用六位置标定下特有的误差模型来计算三轴加速度计交叉耦合系数。具体步骤如下：

【1】将微机电三轴加速度计通过高精度标定测试工装，安装到三轴转台上，设计加速度计标定位置编排方案为六位置标定测试方法，具体位置如下：

(1)位置1是X轴加速度计向上，Y轴加速度计和Z轴加速度计处于水平位置。

(2)位置2是X轴加速度计向下，Y轴加速度计和Z轴加速度计处于水平位置。

(3)位置3是Y轴加速度计向上，X轴加速度计和Z轴加速度计处于水平位置。

(4)位置4是Y轴加速度计向下，X轴加速度计和Z轴加速度计处于水平位置。

(5)位置5是Z轴加速度计向上，X轴加速度计和Y轴加速度计处于水平位置。

(6)位置6是Z轴加速度计向下，X轴加速度计和Y轴加速度计处于水平位置。

【2】建立准确的加速度计误差模型，通过误差模型计算加速度计的标度因数、零位和交叉耦合系数，具体公式如下：

每个位置下的加速度计方程如下:

式中：

l表示加速度计输出数据的平均值，k表示加速度计标度因数，m表示加速度计交叉耦合系数，b表示加速度计零位，a表示三轴转台输入的重力加速度，下标x,y,z表示三个轴向的加速度计。

六个位置下的输入重力加速度表示如下：

a₁＝[g 0 0]^T

a₂＝[-g 0 0]^T