本文關(guān)鍵詞：微慣性測量單元標(biāo)定技術(shù)及誤差補償研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微慣性測量單元(Micro Inertial Measurement Unit)由硅微機械陀螺儀和微加速度計構(gòu)成,是微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心部件,其測量精度將直接決定微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。與傳統(tǒng)的慣性器件相比,微慣性型器件具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、成本低等優(yōu)點,在民用和軍用領(lǐng)域都呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而由于硅微機械陀螺和微加速度計自身結(jié)構(gòu)較小,器件構(gòu)成材料對溫度較為敏感,因此受工作環(huán)境和溫度的影響較大,在實際工作中不可避免的會產(chǎn)生測量誤差。想要提高微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度,就必須想辦法減小系統(tǒng)誤差,大量研究表明,微慣性測量單元的誤差占微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差的90%以上。誤差建模補償法是提高微慣性測量單元精度的一種有效途徑,而標(biāo)定是誤差補償?shù)那疤?本文主要圍繞微慣性測量單元誤差的標(biāo)定和誤差補償進行研究。首先分析了微慣性測量單元的工作原理及其主要性能參數(shù)和各種可能的誤差來源,把微慣性測量單元的主要誤差分為三類,靜態(tài)誤差、溫度誤差和隨機誤差。其次針對靜態(tài)誤差,對微機械陀螺和微加速度計進行誤差建模,通過“六位置正反轉(zhuǎn)”法標(biāo)定出微機械陀螺儀和微加速度計的主要誤差項。針對微慣性測量單元對溫度敏感的特點,分析了微機械陀螺儀和微加速度計的溫度特性,對比幾種常用溫度誤差模型的優(yōu)缺點和適用范圍,采用合理的數(shù)學(xué)模型對溫度誤差進行建模,通過溫度實驗,采用多元非線性回歸方法辨識出溫度補償模型參數(shù)并用于溫度補償。然后提出一種微慣性測量單元整體標(biāo)定的新方法,對陀螺儀和加速度計進行整體誤差建模,給出詳細(xì)的標(biāo)定編排和具體解算公式。最后針對微慣性器件的隨機誤差,運用隨機信號處理方法及時間序列分析分析理論對慣性器件的隨機漂移進行建模,以便運用Kalman濾波對器件隨機漂移進行濾波處理。
【關(guān)鍵詞】：微慣性測量單元 靜態(tài)誤差標(biāo)定 溫度誤差補償 整體標(biāo)定 隨機誤差建模
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN96
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 MIMU標(biāo)定和誤差補償研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 MIMU誤差標(biāo)定和補償技術(shù)發(fā)展趨勢16
• 1.3 課題來源及論文工作安排16-19
• 1.3.1 課題來源16
• 1.3.2 論文工作安排16-19
• 第2章 微慣性測量單元基本原理19-27
• 2.1 微慣性測量單元的工作原理19-22
• 2.1.1 MEMS陀螺的工作原理19-20
• 2.1.2 微加速度計工作原理20-22
• 2.2 微慣性器件性能指標(biāo)22-23
• 2.2.1 陀螺的性能指標(biāo)22
• 2.2.2 加速度計的性能指標(biāo)22-23
• 2.3 微慣性器件誤差分析23-25
• 2.3.1 陀螺儀誤差23-24
• 2.3.2 加速度計誤差24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-27
• 第3章 微慣性測量單元標(biāo)定技術(shù)27-43
• 3.1 微慣性測量單元誤差數(shù)學(xué)建模27-28
• 3.1.1 MEMS陀螺的誤差數(shù)學(xué)模型27-28
• 3.1.2 加速度計誤差數(shù)學(xué)模型28
• 3.2 標(biāo)定方法及標(biāo)定步驟28-33
• 3.2.1 MEMS陀螺標(biāo)定方法29-32
• 3.2.2 加速度計標(biāo)定32-33
• 3.3 微慣性測量單元標(biāo)定33-38
• 3.3.1 MEMS陀螺標(biāo)定33-37
• 3.3.2 MEMS加速度計標(biāo)定37-38
• 3.4 微慣性測量單元溫度誤差建模38-42
• 3.4.1 數(shù)據(jù)采集及分析38-39
• 3.4.2 溫度模型的建立39-40
• 3.4.3 多元非線性回歸理論40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 微慣性測量單元整體標(biāo)定研究43-59
• 4.1 微慣性測量單元整體標(biāo)定概念43
• 4.2 微慣性測量單元整體建模43-47
• 4.2.1 MEMS陀螺整體建模43-45
• 4.2.2 MEMS加速度計整體建模45-47
• 4.3 微慣性測量單元整體標(biāo)定47-56
• 4.3.1 陀螺儀整體標(biāo)定47-50
• 4.3.2 加速度計整體標(biāo)定50-56
• 4.4 本章小結(jié)56-59
• 第5章 微慣性測量單元隨機誤差補償研究59-73
• 5.1 微慣性測量單元隨機誤差評價方法59-63
• 5.1.1 功率譜密度59-60
• 5.1.2 Allan方差60-63
• 5.2 微慣性測量單元隨機誤差建模方法63-68
• 5.2.1 數(shù)據(jù)采集64-65
• 5.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理65-68
• 5.3 參數(shù)估計68-70
• 5.4 隨機誤差的Kalman濾波70-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 第6章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 工作總結(jié)73-74
• 6.2 工作展望74-75
• 參考文獻75-81
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況81-83
• 指導(dǎo)教師及作者簡介83-85
• 致謝85-86

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本文編號：438242