Allan方差分析

0.02593±0.00001 5.29±0.05
0.01782±0.00003 5.17±0.09 0.02591±0.00003 4.34±0.08 0.02610±0.00001 5.16±0.03
0.03112±0.00003 4.29±0.04 0.01597±0.00003 4.87±0.08
-1
σ:deg/s
A 10
-2
10
-3
B
10
-4
10
-2
10
-1
10
0
10 τ:sec
1
10
2
10
3
10
4
• 陀螺偏置不稳定性为Allan方差曲线的水平最低点时的值， 这是在建立陀螺完整的模型进行补偿后陀螺所能达到最好 的稳定性，定量求取陀螺偏置不稳定性如图2.32所示，在 曲线的水平底端用一条水平的虚线来拟合，它与纵轴交于 11.1488º/h，再将其除以0.664得到偏置不稳定性的最大值 为16.79º/h，在这段区间Allan方差估计误差用式计算约为 10%，这样，该陀螺的B=16.79±1.68º/h。也就是说， MIMU中的陀螺偏置稳定性在10~15秒的平均时间时约为 17º/h，图中的两条虚线表示Allan标准差误差小于10%时的 范围，这与ADXRS150的性能指标是相符的。其他的陀螺和 加速度计偏置不稳定性分析方法类似.
rate (mv)
0 -5
0
-10
-10 -15 -20 -25
-30 0 10 20 30 40 50 60 time (sec) 70 80 90 100 -20
0
1
2
3
4
5 6 time (sec)
7
8
9
10
陀螺GX1数据按50s、100s分组
τ=50s 30
30 τ=100s
20
20
10
10
GX1 0.5150±0.0018 43.05±1.52 GX2 0.8006±0.0023 42.88±1.36 GX3 0.6240±0.0040 43.48±1.17 GY1 0.5097±0.0033 41.01±1.16 GY2 0.4851±0.0015 42.96±1.94 GY3 0.6924±0.0027 41.83±1.22 GZ1 0.4772±0.0016 46.71±1.18 GZ2 0.6891±0.0059 45.59±1.64 GZ3 0.5659±0.0078 46.44±1.09
陀螺信号Allan标准差计算结果
10
0
Allan standard variance GX1 GY2 GZ3
σ:deg/s
10
-1
10
-2
10
-2
10
-1
10
0
10 τ:sec
1
10
2
10
Байду номын сангаас
3
陀螺零偏不稳定性、角度随机游走 和量化误差等计算
10
0
Allan standard variance C
10
Allan方差分析
Allan方差概述
Allan方差由美国国家标准局于20世纪60年 代提出的一种时域分析技术，这种方法的 特点是能够比较容易的对各种误差源的统 计特性进行细致的表征和辨识，这里采用 该方法对MEMS陀螺噪声进行分析，以辨 识和提取各项误差成分。
Allan方差数据分组示意图
交叠式Allan 方差
AZ2 AZ3
MIMU的陀螺各误差项辨识结果
陀螺 加 速 角 度 随 机 游 走 零 偏 不 稳定 性 速度随机游走 偏置不稳定性 度计 (º 1/2) /h (º /h) (m/s/h1/2) (m/s/h) AX1 AX2 AX3 AY1 AY2 AY3 AZ1 0.03664±0.00003 5.18±0.04 0.02360±0.00002 4.56±0.09 0.0343±0.00001 6.03±0.01
rate (mv)
-10
rate (mv)
0 50 100 150 200 250 300 time (sec) 350 400 450 500
0
0
-10
-20
-20
-30
-30
-40
-40
0
100
200
300
400 time (sec)
500
600
700
800
陀螺常见噪声项的噪声特性
Allan标准差分析结果图
计算方法
计算方差流程图
形成分段 分段求均值
相邻的均值相减
差值的方差σ 2(T) σ (T)-T图
确定不同
σ 2(T)和噪声PSD的关系 噪声项
实验数据要求
•
实验数据要求
•
实验结果
陀螺GX1数据按1s、10s分组
τ=1s 25 20 15 10 5
rate (mv)
20 30 τ=10s
10