一種mems慣性測量單元冷啟動時溫度誤差補償方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于慣性器件的誤差補償領域，具體涉及一種MEMS慣性測量單元冷啟動時溫度誤差補償方法。本發(fā)明包括（1）選取溫度誤差補償模型；溫補數(shù)據采集；溫補數(shù)據預處理；溫補誤差模型參數(shù)尋優(yōu)；溫度補償。本發(fā)明針對MEMS慣性器件中的陀螺和加速度計提出了一種改進的溫度誤差補償模型和相應的、簡單易行的工作流程。經過溫度補償?shù)腗EMS慣性測量單元，在冷啟動時，將受自身溫升和外界溫度變化的影響變小，這樣極大地縮短了MEMS慣性測量單元的準備時間，提高了將其作為導航系統(tǒng)的快速性。
【專利說明】 一種MEMS慣性測量單元冷啟動時溫度誤差補償方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于慣性器件的誤差補償領域，具體涉及一種MEMS慣性測量單元冷啟動時溫度誤差補償方法。
【背景技術】
[0002]微機械電子系統(tǒng)(MicroElectronic Mechanical System-MEMS),又簡稱為微機電系統(tǒng)，是采用納米技術加工出的新一代微型機電裝置。它以硅半導體材料為加工對象，采取專用集成電路制造技術加工出的外形尺寸在毫米量級的具有驅動、控制和信號處理功能的微型器件。MEMS慣性測量單元是一種包含三軸MEMS陀螺和三軸MEMS加速度計的慣性測量裝置，其中陀螺和加速度計的三個軸相互垂直，符合右手定則。鑒于MEMS具有體積小、重量輕、功耗少、成本低、集成化程度高等優(yōu)點，其將擁有更廣闊的工程應用前景，尤其對于微小型運載體的導航、制導與姿態(tài)控制具有重要意義。
[0003]MEMS陀螺和加速度計是MEMS領域的最重要的兩類傳感器，陀螺用于測量載體運動的角速度，加速度計測量載體的加速度，經過積分分別得到載體姿態(tài)(航向角、橫搖角、縱搖角)和速度、位置等導航信息。由于MEMS器件的精度較低，而從硬件上提高其精度需要很大的成本，因此通過誤差軟件建模的方式，提高其精度有很強的現(xiàn)實意義。
[0004]從工程應用考慮，有的應用場合要求盡可能縮短陀螺冷啟動后達到熱平衡的過程，使其迅速進入預定的工作狀態(tài)，MEMS陀螺因為啟動后需要較長的熱穩(wěn)定過程，不能滿足使用要求。對于工程化要求的MEMS陀螺，為適應各個領域的應用，一般要求MEMS陀螺具有較寬的工作溫度范圍，可以在不同溫度環(huán)境下正常工作。但是由于構成MEMS陀螺對溫度較為敏感，所以當工作環(huán)境溫度發(fā)生變化時，在陀螺的輸出信號中將產生誤差。由溫度變化造成的誤差嚴重影響MEMS陀螺全溫度下的精度。溫度已成為MEMS陀螺邁向工程化所面臨的難題之一。進行MEMS陀螺溫度特性的研究，并對其實施溫度補償以提高陀螺檢測精度，是MEMS陀螺走向實用化的必要環(huán)節(jié)。
[0005]目前MEMS加速度計生產工藝與MEMS陀螺一樣，尚存在沒有解決的難題，其溫變敏感性較大。溫度誤差建模與補償是目前條件下改善MEMS陀螺和MEMS加速度計在溫變條件下精度下降的主要方法，通過技術研究，可使慣導系統(tǒng)的溫度補償水平得到提升；可以大幅縮短MEMS慣性測量單元的準備時間，滿足快速反應需要。
[0006]本發(fā)明的目的是縮短MEMS慣性測量單元的準備時間，減小溫度變化對MEMS慣性測量單元的影響。通過一種改進的溫度補償模型，設計一套簡單易行、合理有效的溫度補償工作流程，該工作流程不依靠大型溫控轉臺或溫箱系統(tǒng)，可大大減少工作強度，對溫度補償模型參數(shù)擬合后，達到MEMS慣性測量單元溫度補償?shù)哪康摹?br>
【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種縮短MEMS慣性測量單元的準備時間，減小溫度變化對MEMS慣性測量單元的影響的MEMS慣性測量單元冷啟動時溫度誤差補償方法。[0008]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0009]( I)選取溫度誤差補償模型:
[0010]MEMS加速度計的靜態(tài)數(shù)學模型:
【權利要求】
1.一種MEMS慣性測量單元冷啟動時溫度誤差補償方法，其特征在于:(I)選取溫度誤差補償模型:MEMS加速度計的靜態(tài)數(shù)學模型:
【文檔編號】G01C21/16GK103940427SQ201410085446
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權日:2014年3月11日
【發(fā)明者】何昆鵬, 韓繼韜, 曾建輝, 周雪梅, 于文浩, 王興彬, 單飛, 王晨陽, 胡守雷, 王志強 申請人:哈爾濱工程大學