[发明专利]一种多位置法MEMS加速度计标定补偿方法

说明书

本发明提供了一种多位置法MEMS加速度计标定补偿方法，能够大大减小MEMS加速度计的测量误差。首先建立MEMS加速度计的静态误差模型表达式；将MIMU固定于立方体的一个面，并根据MEMS加速度计的朝向条件将立方体置于水平台上；每个位置都采样足够后求取均值，得到各位置处的加速度计输出，由此即可计算出MEMS加速度计静态误差模型的各个参数，就可以得到MEMS加速度计静态误差方程；根据转台的位置以及小角度近似解算MEMS加速度计的安装误差角α和β的值；最后在转台上进行实验检验，可以看出标定后的MEMS加速度计的误差明显变小。

技术领域

本发明涉及微机械惯性测量技术领域，具体涉及一种多位置法MEMS加速度计标定补偿方法。

背景技术

随着微机电系统(MEMS)技术的发展，微惯性测量单元(MIMU)凭借着其体积小、功耗低和抗过载能力强的优势，其越来越多的应用于测量、导航等各个领域。相比于高精度惯性传感器如激光陀螺、光纤陀螺等构成的测量单元，MIMU中的陀螺漂移较大，无法敏感地球的自转角速度。并且对于惯性器件误差的标定决定了系统的精度。因此，如何快速而且精确的标定MIMU惯性器件一直是MIMU集成和应用的关键技术。

对MEMS惯性器件进行误差补偿是提高其精度的重要手段。很多MEMS技术领先的研究机构都将研究的重点放在MEMS陀螺和加速度计误差建模和误差补偿方法的研究。如美国的California大学MEMS Laboratory对制造过程带来的误差进行了深入分析，提出了一些补偿方法。在补偿MEMS惯性器件和IMU误差时，对零偏、零偏不稳定性、刻度因子误差、失准角和随机噪声等，建立其误差模型进行模型参数辨识，然后实施补偿。

在重力域中对加速度计进行多位置的测量是标定MEMS加速度计的常用的标定方法。但是这些传统的标定方法为了保证平台的水平，对标定环境也有很高的要求，比如需要高精度的转台。然而实际应用的环境往往与实验室的理想环境相差甚远。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多位置法MEMS加速度计标定补偿方法，能够大大减小MEMS加速度计的测量误差。

实现本发明的技术方案如下：

一种多位置法MEMS加速度计标定补偿方法，包括以下步骤：

步骤一、根据MIMU的零点误差、刻度因子误差和安装误差数学模型建立MEMS加速度计的静态误差模型；

步骤二、将MIMU固定于立方体的一个面，并根据MEMS加速度计的朝向条件将立方体置于水平台上；根据MEMS加速度计在立方体上的位置及对应的加速度计x轴、y轴以及z轴输入值，得到MEMS加速度计各轴对应的输出值，由此计算出MEMS加速度计静态误差模型的各个参数；

步骤三、根据转台的位置以及小角度近似解算MEMS加速度计的安装误差角的值；

步骤四、标定基于实物实验的MEMS加速度计，得到标定结果，完成标定。

其中，所述步骤一中，MEMS加速度计的静态误差模型如下式：