MEMS惯性测量单元测试标定方法研究
MEMS惯性器件标定方法与试验研究
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Ｉ ｑ 。 ｏ ＝ （ ａ ￣ ｏ ｏ － ｃ ｏ ＿ ｌ ｏ ｃ ） ／ ２ ｌ ｑ 如 ： ５ 。 一 照 ｌ ／ ３ ｉ ｏ ｏ ＝ ∞ 一 越 ／ ４ ｌ 码 ： ５ ｏ 一 ／ ５
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机 误 差 。一种 成熟 的惯性 传 感器误 差 模型 在本 文中 应用 。它 是一 个 统 一 的数 学模 型 ，因为它 适应 于加 速 度计 和陀 螺仪 。单 个惯 性传 感 器件 的误差 模 型如下 式：
＝ ＋曳 （１ ）
图 ２陀螺 仪 的动 态标 定
陀螺 仪也 是惯 导 系统 中尤 为重 要 的组 件之 一 ，它 的精 度将 直接
式 中的ｓ 是惯 性 器件 直接 输 出 的转 化值 ，ｓ 是理 论惯 性 器 件输 出转 化 值 ，ｂ 。 就 是零 偏 ，Ｋ阵是 一个 ３ ×３ 的系 数矩 阵 ，主对 角线 元 素 便是 刻度 因数 ，剩 余各 个位置 表示 的 是非正 交安 装误 差 。 ２ ． １ 加速 度计 标定方 案 加 速 度计 的精 度很 重要 ，为 保障 后续 数据 的处 理精 确 性 ，本文 采用 的是 ６ 位置 静 态标 定法 ，将Ｉ ＭＵ器件 安装 完毕 后 ，按照 图 ｌ 的六 个位置 分 别收集 三个 方 向加速 度计 的数据 。
【 关键词 】 惯性器件 ；零偏；刻度 因数 ；标定补偿
１ ． 引言
基于 微机 电技 术（ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ． ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ， ＭＥ ＭＳ ） 惯性 组件 的微 惯性 单￣（ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ — Ｉ ｎ ｅ ｒ ｔ ｉ ａ ｌ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｕ ｎ ｉ ｔ ， ＭＩ ＭＵ ） 具有 体积 小 、功 耗低 、低 成 本 、可靠 性 好等 优 点…，但 是 由于其 工作 机 理 及 加工 工艺 的特 殊性 ，与传 统 的惯性 器 件有 所不 同 ，因此 以保障微 惯 性 器件 的 精度 而采 取的标 定 方案 尤为 呕要 ，也 成为 当 前惯性 导航 技 术的热 点研 究 问题 ｌ 。
惯性测量单元标定测试装夹方法研究
0引言惯导系统是精确制导武器中不可或缺的重要组成部分，随着技术的发展，光纤陀螺已开始应用于现代惯导系统。
相比较而言，光纤陀螺惯导系统具有高可靠、长寿命、参数稳定性好、性能不受启动次数影响等特点，为惯性测量产品实现长期免标定、免维护创造了条件。
但光纤陀螺也有不足之处，例如其对温度等环境因素相对较敏感[1]。
因此，采用光纤陀螺的某惯性测量单元装配完成后需要在常温、高温、低温情况下对其标定、测试，然后将标定得到的参数写入惯性测量单元中，以提高惯导系统的精度。
惯性测量单元标定测试周期较长，一直是全弹生产的瓶颈之一。
因此，研究标定测试装夹方法，优化标定测试设备，提高标定测试效率，对全弹生产来说具有重要意义。
本文通过对惯性测量单元的标定测试装夹方法的作者简介院马宇洛(1975-)，男，高级工程师，硕士学位，从事惯性器件测试有关工作。
惯性测量单元标定测试装夹方法研究Research on Installation Method of Inertial Measurement Unit Calibration Test马宇洛（中国空空导弹研究院,河南洛阳471000）Ma Yu-luo (China Airborne Missle Academy,Henan Luoyang 471000）摘要：惯导系统是精确制导武器中不可或缺的重要组成部分，出于精度的考量，惯导系统中的惯性测量单元一般都要进行标定测试。
而惯性测量单元标定测试周期较长，一直是全弹生产的瓶颈之一。
因此，研究标定测试装夹方法，优化标定测试设备，提高标定测试效率，对全弹生产来说具有重要意义。
该文通过对惯性测量单元的标定测试所用的"单轴转台+翻转机构"的方式和"三轴转台"的方式研究对比发现，"三轴转台"的性能明显优于"单轴转台+翻转机构"的形式。
对三轴台装夹方式的选择中，从安装难度、台体设计难度、测试效率等方面的对比，最终选择两发产品头对背同向装夹方式。
imu的参数的标定
imu的参数的标定
IMU（惯性测量单元）的参数标定在导航和定位领域中起着非常
重要的作用。
IMU是一种能够测量和计算物体在空间中的加速度和
角速度的设备，它通常由加速度计和陀螺仪组成。
参数标定是为了
确保IMU能够准确地测量物体的运动状态，从而实现精准的导航和
定位。
首先，IMU的加速度计和陀螺仪需要经过零偏校准。
零偏是指
在没有外力或角速度作用下，传感器输出的信号不为零的偏差。
通
过零偏校准，可以消除这些误差，使得传感器在静止状态时输出为零。
其次，IMU的传感器还需要进行比例因子和非线性误差的校准。
比例因子是指传感器输出值与实际物理量之间的比例关系，而非线
性误差则是指传感器输出值与输入量之间的非线性关系。
通过校准
这些参数，可以提高传感器的测量精度和稳定性。
IMU的参数标定还包括对传感器的温度漂移和尺度因子进行校准。
温度漂移是指传感器在温度变化时产生的误差，而尺度因子则
是指传感器输出值与输入量之间的比例关系。
通过校准这些参数，
可以提高IMU在不同环境条件下的测量准确性。
总之，IMU的参数标定是确保传感器能够准确测量物体运动状态的关键步骤。
只有经过严格的参数标定，IMU才能够在导航和定位系统中发挥其最大的作用，为用户提供精准的定位和导航服务。
imu误差标定
imu误差标定1. 惯性测量单元（IMU）是一种集成了加速度计和陀螺仪等传感器的设备，用于测量物体的线性加速度和角速度。
然而，由于多种因素的影响，IMU测量中存在一定的误差。
为了提高测量的准确性，需要进行误差标定。
本文将介绍IMU误差标定的基本原理和步骤。
2. IMU误差源IMU测量误差主要包括：•零偏（Bias）：由于传感器内部和外部环境的影响，导致测量值存在固定偏差。
•尺度因数（Scale Factor）：传感器输出的实际值与理论值之间存在的比例因子误差。
•非正交性误差：传感器轴之间不完全垂直，导致测量值中存在交叉耦合。
•随机噪声：由于电子器件、温度等因素引起的随机误差。
3. IMU误差标定原理IMU误差标定的基本原理是通过对IMU进行一系列特定运动状态下的测量，并通过数学模型对测量值进行校正，以减小误差。
误差标定通常包括以下步骤：3.1 数据采集：在不同的运动状态下，采集IMU的原始测量数据。
这些运动状态可以包括平移、旋转、静止等。
3.2 数据处理：对采集到的原始数据进行处理，包括去除噪声、滤波、积分等步骤，得到相应的角速度和线性加速度。
3.3 误差建模：构建IMU误差模型，考虑零偏、尺度因数、非正交性误差等因素，建立数学模型描述IMU的测量误差。
3.4 参数估计：利用已知的运动状态和经过处理的测量数据，采用参数估计方法，估计误差模型中的各项参数。
3.5 校正：将估计得到的参数应用到实际测量数据中，进行误差校正，提高IMU的测量准确性。
4. IMU误差标定步骤4.1 准备工作：将IMU装置到需要测量的物体上，并保证IMU在不同的运动状态下可以获得充分的测量数据。
4.2 数据采集：在不同的运动状态下，通过IMU采集一定时间的原始数据，包括角速度和线性加速度。
4.3 数据处理：对采集到的数据进行去噪、滤波等处理，得到平滑的角速度和线性加速度数据。
4.4 误差建模：根据采集到的数据，建立IMU误差模型，考虑零偏、尺度因数、非正交性误差等。
imu标定方法
IMU标定方法引言惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU）是一种常见的传感器，用于测量物体的加速度和角速度。
IMU广泛应用于导航、运动控制、姿态估计等领域。
由于制造和环境等因素的影响，IMU的准确性需要经过标定来得到更精确的测量结果。
本文将详细介绍IMU标定方法，并给出具体步骤和注意事项。
一、IMU标定的意义IMU标定是指通过实验手段确定IMU所测量的物理量与实际物理量之间的关系。
标定后的IMU能够提供更准确的加速度和角速度测量值，从而提高导航、姿态估计等应用的精度。
二、IMU标定方法概述IMU标定方法可以分为静态标定和动态标定两种。
其中静态标定是在静止状态下进行，适用于确定IMU的零偏和比例因子等参数；动态标定是在动态运动状态下进行，适用于确定IMU的误差模型和非线性因素等参数。
2.1 静态标定方法静态标定方法通过在静止状态下进行一系列实验，并根据实验数据进行参数拟合，得到IMU的零偏、比例因子等参数。
常用的静态标定方法有：2.1.1 零偏标定1.将IMU放置在水平的平台上，并保持静止。
2.记录一段时间的加速度计和陀螺仪输出数据。
3.对于三轴加速度计和陀螺仪分别计算平均值，得到零偏参数。
2.1.2 比例因子标定1.将IMU放置在已知加速度和角速度的参考系统中。
2.记录IMU和参考系统的输出数据。
3.根据已知加速度和角速度以及IMU的输出数据，计算比例因子参数。
2.2 动态标定方法动态标定方法通过在动态运动状态下进行一系列实验，利用系统动力学模型进行参数估计，得到IMU的误差模型、非线性因素等参数。
常用的动态标定方法有：2.2.1 静态回转法1.将IMU装在一个手持器材上，手持并依次在各个方向上进行平稳的旋转。
2.记录IMU的输出数据和旋转的角度。
3.利用旋转的角度和IMU的输出数据进行参数拟合，得到误差模型参数。
2.2.2 加速度计自由落体法1.将IMU从一定高度自由落下。
基于MEMS技术的惯性测量单元的研究与应用
基于MEMS技术的惯性测量单元的研究与应用近年来，随着科技的不断发展，MEMS（微机电系统）技术在各个领域都得到了广泛的应用。
其中，基于MEMS技术的惯性测量单元在导航、运动控制等领域具有重要的作用。
本文将探讨基于MEMS技术的惯性测量单元的研究与应用。
一、MEMS技术的发展与优势MEMS技术是将微纳制造工艺与传感器技术相结合的一种技术。
它的发展可以追溯到上世纪80年代，而在近几十年间，得到了快速的发展。
MEMS技术的优势主要体现在以下几个方面：首先，MEMS技术具有体积小、重量轻的特点。
由于MEMS器件的尺寸通常在微米到毫米级别，因此可以在小型装置中实现集成，从而大大减小了设备的体积和重量。
其次，MEMS技术具有低功耗的特点。
由于MEMS器件的尺寸小，因此其功耗也相对较低，这使得其在便携式设备中得到了广泛应用。
再次，MEMS技术具有成本低廉的特点。
相比于传统的传感器技术，MEMS技术的制造成本更低，这使得其在大规模生产中具有较大的优势。
最后，MEMS技术具有高精度和高灵敏度的特点。
通过微纳制造工艺的精细加工，MEMS器件可以实现高精度的测量和高灵敏度的响应，从而满足各种应用的需求。
二、基于MEMS技术的惯性测量单元的原理与结构基于MEMS技术的惯性测量单元通常由加速度计和陀螺仪两部分组成。
加速度计用于测量物体在空间中的加速度，而陀螺仪则用于测量物体的角速度。
通过对加速度和角速度的测量，可以得到物体在空间中的运动状态。
在MEMS加速度计中，常用的工作原理有压电效应和微机械悬臂梁效应。
压电加速度计利用压电材料的压电效应，通过测量压电材料上的应变来得到加速度的信息。
而微机械悬臂梁加速度计则利用微纳加工技术制作出微悬臂梁结构，通过测量悬臂梁的振动频率来得到加速度的信息。
在MEMS陀螺仪中，常用的工作原理有震荡器陀螺仪和振动陀螺仪。
震荡器陀螺仪利用谐振器的震荡频率与旋转角速度之间的关系来测量角速度。
而振动陀螺仪则利用微机械悬臂梁的振动频率与旋转角速度之间的关系来测量角速度。
惯性测量单元安装误差系数标定
惯性测量单元安装误差系数标定实验二零一三年六月十日2.1 惯性测量单元安装误差系数标定试验一、实验目的1、掌握惯性测量单元（inertial measurement unit ，IMU ）的标度系数、安装误差、零偏的标定方法；2、利用现有实验条件实现实验过程的设计。
二、实验内容利用单轴速率转台，进行IMU 的安装误差系数标定，并通过公式计算该安装误差系数。
三、实验系统组成单轴速率位置转台、MEMS 惯性测量单元、稳压电源、数据采集系统。
四、实验原理IMU 安装误差系数的计算方法通常，惯导系统至少需要三个陀螺和三个加速度计，用以感知载体的三轴角速度和加速度变化。
将这些陀螺和加计按照敏感轴两两正交的方式集成在一起，安装在一个结构框架上，便构成了一个能感知完整惯性测量信息的小型系统，称之为惯性测量单元。
对惯性测量单元进行标定时，除了要对其中的陀螺、加速度计进行常规标定外，还要考虑由于安装时不能严格保证敏感轴两两正交所带来的交叉耦合误差，即，要对IMU 的安装误差进行标定，测量出不正交角。
因此，在考虑IMU 的安装误差、标度因数误差、零偏误差的情况下，建立东北天坐标系下IMU 的角速度通道误差方程。
x x xx xy xz x y y yx yy yz y z z zxzyzz z K E E E K E E E K ωεωωεωωεω⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ (1)式中i ω为惯性系统i 轴向陀螺输出角速度，i ω为i 轴向的输入角速度；i ε为i 轴向陀螺零偏；ii K 为i 轴向陀螺标度因数；ij E 为角速度通道的安装误差系数，i和j为坐标轴X，Y，Z的统称。
设输入矩阵为x1xny1ynIz1zn...11ωωωωωω⎡⎤⎢⎥⎢⎥Ω=⎢⎥⎢⎥⎣⎦，输出矩阵为x1xno y1ynz1zn...ωωωωωω⎡⎤⎢⎥Ω=⎢⎥⎢⎥⎣⎦，则标度因数、安装误差系数与陀螺漂移组成的矩阵可按最小二乘法估计为：类似，可计算加速度计的标度因数、安装误差系数与加计零偏。
惯性测量单元的标定方法与补偿分析研究
然后依次类推求出全温的温度系数，以309为标准，进 行补偿。为验证模型的补偿效果，将30°C时的标度因数实测 值与补偿曲线模型进行比较，如下图，维持5。/s。
3建模与补偿
3.1零偏的建模与验证 试验完成后，得到的数据对温度归一化，在对测量点进
行多项式拟合，此时对应的零偏-温度模型的表达试为： 50 = -2033.42(7 /7^)2 + 8217.22(7/7^) = 5025.26 为了验证模型的正确性，研究不同温度条件下对零偏实
际值与模型的吻合情况，由一下结果可以看出。模型有比较 好的效果。
规定时间内测得输出数据的平均值相应的等效输入比力表 示该参数。
偏置重复性：在同样条件及规定时间内,重复测量加速 度计偏置之间的一致程度，以每次测得所得偏置的标准偏差 表示。
偏置/标度因子温度灵敏性：相对于常温下的偏置/标 度因子，由不同温度引起偏置/标度因子变化与温度变化的 比值。
理论方法 光纤陀螺和石英加速度计的零偏不仅对温度敏感，还与 温度的变化率有关，零偏温度重复性试验验证了温度与零偏 之间确实存在确定的关系，因此能够建立零偏与温度之间的 误差模型： 当前，FOG和ACC模型主要使用的一次模型：
理论算法
2021.13
惯性测量单元的标定方法与补偿分析研究
王培云 (山东天星北斗信息科技有限公司，山东济南，250101 )
摘要：惯性测量单元是三轴陀螺和三轴加速度计提供包含运动物体姿态和位置信息的6个独立惯性参数，3个敏感轴 严格互相垂直才能构成空间的直角坐标系，零偏和标度因数是影响精度的最大因素，并且对温度非常敏感，对精度产生 非常大的影响，这个时候就必须进行标定，建立误差模型进行补偿。 关键词：惯性；航天；导航；陀螺；加速度计
MEMS惯性器件动静态标定方法研究
za
zx zy
O
x p xz xy
xa
ya
yx yz
（9）顺时针旋转内框，然后逆时针旋转位置台外框，使MIMU的z 轴与位置台坐标系的-X重合，y轴处于位置台坐标系Z偏Y轴，x轴处 于位置台坐标系Z偏-Y轴，该位置为第9位置，待位置台完全稳定下 来后，在该位置记录1～5分钟数据； （10）逆时针旋转位置台外框，然后逆时针旋转位置台内框，再次 逆时针旋转外框，使MIMU的y轴与位置台坐标系-X重合，x轴位于 位置台坐标系Z偏Y轴 ， z轴位于位置台坐标系Z偏-Y轴该位置为第 10位置，待位置台完全稳定下来后，在该位置记录1～5分钟数据。
（3）逆时针旋转位置台外框 (从-X轴向视位置台)，使MIMU的x、y、z轴分别与 位置台坐标系-X、Z、Y轴重合，该位置为第3位置，待位置台完全稳定下来后， 在该位置记录1～5分钟MIMU输出数据； （4）逆时针旋转位置台内框，使MIMU的x、y、z轴分别与位置台坐标系X、Z、 -Y轴重合，该位置为第4位置，待位置台完全稳定下来后，在该位置记录，1～5 分钟MIMU输出数据； （5）逆时针旋转位置台内框，然后顺时针旋转位置台外框，使MIMU的x、y、z 轴分别与位置台坐标系Z、-Y、X轴重合，该位置为第5位置，待位置台完全稳定 下来后，在该位置记录1～5分钟MIMU输出数据； （6）顺时针旋转位置台内框架，使MIMU的x、y、z轴分别与位置台坐标系Z、Y、 -X轴重合，该位置为第6位置，待位置台完全稳定下来后，在该位置记录1～5分 钟MIMU输出数据； （7）顺时针旋转位置台外框，使MIMU的x、 y、z轴分别与位置台坐标系-Z、-Y、 -X轴重合，该位置为第7位置，待位置台完全稳定下来后，在该位置记录1～5分 钟MIMU输出数据； （8）逆时针旋转内框，使MIMU的x、y、z轴分别与位置台坐标系-Z、Y、X轴重 合，该位置为第8位置，待位置台完全稳定下来后，在该位置记录1-5分钟MIMU 输出数据；
12位置法 imu标定
12位置法 imu标定12位置法（12-point calibration）是一种用于惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，简称IMU）标定的方法。
IMU是一种能够测量物体加速度和角速度的装置，广泛应用于航空航天、导航、机器人等领域。
在实际应用中，IMU的准确度对于测量结果的精度和可靠性至关重要。
因此，通过进行标定来修正IMU的误差是必不可少的。
12位置法是一种基于位置变化的标定方法。
它的原理是在不同的位置和姿态下，通过记录IMU的输出数据，利用数学模型计算出IMU 的误差参数。
具体步骤如下：第一步，确定位置：在标定过程中，需要选择一系列不同的位置和姿态。
这些位置应该尽可能地覆盖整个测量空间，并且需要保证在这些位置下IMU的输出数据是可靠和准确的。
第二步，收集数据：在每个位置和姿态下，将IMU固定在物体上，收集IMU的输出数据。
这些数据包括加速度计和陀螺仪的测量值。
为了提高测量精度，通常需要多次重复测量，并取平均值。
第三步，建立数学模型：利用收集到的数据，建立IMU的误差模型。
这个模型可以通过线性回归、最小二乘法等数学方法来求解。
根据模型求解出的参数，可以修正IMU的输出数据。
第四步，计算误差参数：根据数学模型，计算出IMU的误差参数。
这些参数包括零偏、尺度因子、非正交性等。
这些参数可以用于修正IMU的输出数据，提高测量的准确度和精度。
第五步，验证标定结果：对于标定结果的准确性和可靠性，需要进行验证。
可以使用一些已知的准确测量值来比较标定后的测量结果，以确保标定的有效性。
12位置法作为一种常用的IMU标定方法，具有以下优点：1. 精度高：通过在不同位置和姿态下进行标定，可以更全面地考虑IMU的误差特性，提高测量的准确度和精度。
2. 可靠性强：通过多次重复测量，并取平均值，可以减小随机误差的影响，提高标定结果的可靠性。
3. 适用范围广：12位置法适用于各种类型的IMU，无论是MEMS （Micro-Electro-Mechanical Systems）还是光纤陀螺等。
imu的安装误差标定方法
imu的安装误差标定方法IMU 安装误差标定方法：安装误差是惯性测量单元 (IMU) 的固有特性，它会影响 IMU 对运动的测量精度。
为了补偿这些误差，需要对 IMU 进行标定。
标定方法：有几种方法可以对 IMU 进行安装误差标定，包括：静止标定：IMU 安装在固定平台上，并记录其输出。
通过比较IMU 输出与平台的已知运动，可以估计安装误差。
运动标定：IMU 安装在运动平台上，例如旋转台或震动台。
通过分析 IMU 输出，可以识别和估计安装误差。
外部参考标定：IMU 与外部参考系统（例如 GPS 或激光跟踪仪）一起使用。
通过比较 IMU 输出与参考系统的测量结果，可以估计安装误差。
步骤：无论使用何种方法，IMU 安装误差标定通常涉及以下步骤：数据采集：从 IMU 记录测量数据，同时对其进行已知运动。
数据处理：分析测量数据以识别安装误差的模式。
模型估计：基于观测到的误差模式开发数学模型。
参数求解：使用优化算法估计模型参数，以补偿安装误差。
验证：使用验证数据集评估标定的准确性和鲁棒性。
应用：IMU 安装误差标定在各种应用中至关重要，包括：导航系统：补偿安装误差提高了导航系统的精度。
运动捕捉：准确测量运动，用于生物力学分析和其他应用。
机器人：提高机器人的运动控制和稳定性。
挑战：IMU 安装误差标定面临着一些挑战，包括：误差来源多样：安装误差可能由多种因素引起，例如偏置、比例因子误差、轴不垂直性和轴间耦合。
数据采集复杂：准确的数据采集需要仔细的实验设计和控制条件。
模型复杂性：用于补偿误差的模型可能是复杂的，需要仔细选择建模参数。
结论：IMU 安装误差标定是补偿惯性传感器固有误差的关键步骤。
通过使用适当的标定方法，可以显着提高 IMU 的测量精度，从而支持各种应用。
MEMS惯性组合自标定与应用
MEM惯性组合自标定与应用随着微机电系统（MEMS技术不断拓新，MEMS贯性器件越来越多的应用到军事、工业、医疗等行业。
现代化战争对制导武器的打击精度提出了更高的要求, 高精度的惯性导航系统是提高精度的必要条件,这要求导航系统通过组装更精确的惯性测量装置来满足需要。
相比于传统的惯性器件，MEMS贯性器件以其成本和体积等方面的优势其应用受到了更多的重视, 但其测量精度仍是制约其应用发展的主要瓶颈。
为了提高MEM 惯性组合的适用范围,对MEM惯性器件的标定技术研究日趋活跃,本文以MEM惯性组合的在线自标定的方法为主要研究方向,主要研究了MEM惯性器件的基本原理和输出误差模型，建立了MEM惯性器件的误差模型，根据模型方程设计了MEM陀螺仪的实验室标定方法，通过重力场实验法对加速度计进行了标定，给出了具有工程应用价值的MEM惯性组合的整机测试方法。
通过对MEM惯性器件的应用研究,设计了由MEM芯片构成的惯性组合的系统方案，由ARMS片的搭建了MEM器件硬件，选取了与总体精度相适宜的陀螺仪和加速度计，提出了MEM惯性器件设计的关键技术。
研究了惯性导航技术，完成了由惯性器件输出到载体姿态、速度和位置的更新方法设计, 通过四元数更新法对载体姿态进行更新计算，并完成速度和位置更新解算完成基于MEM惯性器件的惯性导航应用研究。
在MEM惯性组合应用研究基础之上，重点研究了MEM惯性器件的发射前在线标定方法, 由弹体起竖过程建立了相应位置条件下的状态方程, 建立了由导航输出结果构成了观测量, 对状态方程进行模型简化, 采用导弹在起竖过程中弹体姿态的变化, 建立在各个姿态角度变化条件下的误差方程, 获得在线校准方程的简化模型,将测量值带入模型方程并进行求解, 通过卡尔曼滤波法分配惯性组合的误差源,根据仿真实验数据进行仿真分析,仿真结果显示在5s 内实现了零偏估计值的估计并达到收敛效果, 通过仿真验证了自校准方法的可行性,惯性器件的零偏移估计值能有效的被预估, 且估计值高度接近于真值和参考值,实现了对MEM惯性器件的在线自标定。
12位置法 imu标定
12位置法 imu标定12位置法IMU标定IMU（惯性测量单元）是一种用于测量物体在空间中的方向、角速度和加速度等运动参数的装置。
在实际应用中，IMU的准确性对于导航、姿态估计和运动控制等方面至关重要。
而IMU的准确性往往需要通过标定来保证。
12位置法是一种常用的IMU标定方法。
它的原理是通过在不同位置下采集IMU的数据，利用这些数据来推导出IMU的误差模型，并进行校准，从而提高IMU的测量精度。
进行12位置法IMU标定之前，需要准备一些实验设备和工具。
首先是IMU传感器本身，其安装在一个装置上以确保IMU在不同位置下的测量数据。
其次是一个准确的参考工具或者传感器，以提供可靠的参考信息。
还有一个数据采集系统，用于记录IMU的测量数据。
最后，还需要一个实验软件来处理和分析采集到的数据。
接下来，我们需要选择合适的位置来进行IMU的标定。
一般来说，我们需要选择至少12个不同的位置，这些位置应该覆盖IMU可能遇到的各种运动情况，如旋转、加速度、静止等。
在每个位置上，需要保持IMU的姿态稳定一段时间，以确保采集到的数据准确可靠。
在每个位置上，我们需要采集IMU的测量数据。
这些数据包括陀螺仪的角速度和加速度计的加速度等。
采集到的数据应该包含IMU在不同轴上的运动信息，并尽可能地覆盖整个测量范围。
采集到数据后，我们需要对其进行处理和分析。
首先，我们需要计算IMU在每个位置上的姿态信息。
姿态信息可以通过陀螺仪的角速度和加速度计的加速度进行计算。
其次，我们需要将采集到的数据与参考数据进行比较，以计算IMU的误差模型。
误差模型可以包括零偏、尺度因子、非正交性等误差项。
根据计算得到的误差模型，我们可以对IMU进行校准。
校准的方法包括零偏校准、尺度因子校准和非正交性校准等。
校准的目的是通过调整IMU的参数，使其测量结果更加准确可靠。
总结一下，12位置法是一种常用的IMU标定方法，通过在不同位置下采集IMU的数据，并根据这些数据推导出IMU的误差模型，从而对IMU进行校准，提高其测量精度。
imu标定方法
imu标定方法
imu标定是指对惯性测量单元（IMU）进行精确校准，以确保其测量结果的准确性和稳定性。
IMU是一种集成了加速度计、陀螺仪和磁力计等传感器的装置，用于测量物体的加速度、角速度和方向信息。
IMU标定的目的是消除传感器的误差，使其输出的测量结果更加准确。
标定过程通常包括以下几个步骤：
1. 加速度计标定：加速度计常常存在漂移和非线性误差。
在标定过程中，需要将IMU放置在不同的位置和方向，通过与重力加速度的比较来校准加速度计的零偏和比例因子。
2. 陀螺仪标定：陀螺仪也存在漂移和非线性误差。
在标定过程中，需要将IMU 放置在静止和旋转的状态下，通过与已知旋转速度的比较来校准陀螺仪的零偏和比例因子。
3. 磁力计标定：磁力计容易受到外部磁场的干扰，因此需要进行磁力计校准来消除这些干扰。
标定过程中，需要将IMU在不同方向下移动，通过与已知地磁场的比较来校准磁力计的零偏和比例因子。
除了上述传感器的标定，还可以对温度、偏航角等进行标定，以进一步提高IMU 的测量精度。
IMU标定通常需要使用专业的标定设备和算法来实现。
例如，可以使用机械平台来控制IMU在不同的姿态下进行标定，同时使用最小二乘法等算法来进行误差估计和校准参数的求解。
IMU标定的结果对于定位、导航和姿态估计等应用非常重要。
准确的IMU测量结果可以提高飞行器、机器人等系统的运动控制和路径规划的精度，从而提升整个系统的性能和可靠性。
总之，IMU标定是一项重要的工作，通过消除传感器误差和干扰，可以提高IMU 的测量精度，进而提高相关应用的性能。
MEMS惯性测量单元(IMU)-陀螺仪对准基础
MEMS惯性测量单元（IMU）/陀螺仪对准基础对于在反馈环路中采用MEMS惯性测量单元（IMU）的高性能运动控制系统，传感器对准误差常常是其关键考虑之一。
对于IMU中的陀螺仪，传感器对准误差描述各陀螺仪的旋转轴与系统定义的惯性参考系（也称为全局坐标系）之间的角度差。
为了管控对准误差对传感器精度的影响，可能需要独特的封装、特殊的组装工艺，甚至在最终配置中进行复杂的惯性测试。
所有这些事情都可能会对项目管理的重要指标：如计划、投资和各系统中IMU相关的总成本等，产生重大影响。
因此，在设计周期的早期，当还有时间界定系统架构以实现最有效解决方案的时候，对传感器对准误差加以考虑是十分有必要的。
毕竟，没有人希望在烧掉项目80%的计划时间和预算之后才发现，为了满足最终用户不容商量的交货要求，其并不昂贵的传感器需要增加数百甚至数千美元的意外成本，那样可就糟糕至极了！设计系统的IMU功能架构时，有三个基本对准概念需要了解和评估：误差估计、对准误差对系统关键行为的影响以及电子对准（安装后）。
初始误差估计应当包括IMU以及在运行过程中将其固定就位的机械系统这两方面的误差贡献。
了解这些误差对系统关键功能的影响有助于确立相关性能目标，防止过度处理问题，同时管控无法兑现关键性能和成本承诺的风险。
最后，为了优化系统的性能或以成本换空间，可能需要某种形式的电子对准。
预测安装后的对准误差一个应用的对准精度取决于两个关键因素：IMU的对准误差和在运行过程中将其固定就位的机械系统的精度。
IMU的贡献（IMU）和系统的贡献（SYS）通常并不相关，估计总对准误差时，常常是利用和方根计算将这两个误差源加以合并：某些IMU规格表通过轴到封装对准误差或轴到坐标系对准误差等参数来量化对准误差。
图1以夸张方式显示了ADIS16485中各陀螺仪相对于其封装边缘的对准误差。
图中的绿色虚线代表封装定义的参考系的各轴。
实线代表封装内部陀螺仪的旋转轴，IMU代表三个对准误差项的最大值（X、Y、Z）。
MEMS惯性测量单元的精确定标技术
MEMS惯性测量单元的精确定标技术王化会;袁冬莉【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2011(19)6【摘要】在工程实际应用中,MEMS惯性测量单元的误差来源很多,噪声波动范围很大,温度特性和非线性严重;通过高低温实验,首先,分析系统的误差,建立系统的误差模型,在-30℃～+60℃范围内,进行全温度补偿;然后,分析噪声,根据实际要求,设计数字低通滤波器,对补偿后的数据进行滤波;结果显示,在满足工程实时性与动态特性要求的前提下,陀螺仪的零位补偿精度可以达到±0.03°以内,噪声波动范围可以控制在0.05°以内,加速度计的零位补偿精度达到±0.001g,满足工程实际要求,具有实用性!%In practical engineering application, the errors of IMU (Inertial Measurement Units) based on MEMS (Micro Electro - Mechanical System) were all kinds, the noise' s range was larger, and the temperature characteristics and the non - linear error were bad. First, the system' errors were analyzed and the errors' models were built. The real - time compensation was completed between - 30℃ and 60℃. Then, the noise was analyzed and the low pass filter was designed. The result indicated that the gyros' accuracy achieved ±0.03° and noise' s range achieved 0. 05°, and the accelerometer' accuracy achieved 0.001g, which satisfies real - time and dynamic requirements in engineering.【总页数】3页(P1315-1317)【作者】王化会;袁冬莉【作者单位】西北工业大学,自动化学院,陕西,西安,710129;西北工业大学,自动化学院,陕西,西安,710129【正文语种】中文【中图分类】V249.322【相关文献】1.一种MEMS惯性测量单元的设计与实现 [J], 鞠莉娜;王甫;乔伟;高玉霞;周铭;2.MEMS随钻惯性测量单元设计与实现 [J], 孔庆鹏;高爽;林铁;焦禹舜;王妍;王小龙3.一种小型惯性测量单元的精确标定技术 [J], 刘秉;闫建国4.基于MEMS惯性测量单元的多源信息自适应步数检测方法 [J], 朱庄生;张雨龙;李驰5.一种低精度惯性测量单元的精确标定技术 [J], 郭鹏飞;任章;杨云春因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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MEMS惯性测量单元测试标定方法研究
随着微机械系统的发展和集成电路制造工艺的快速进步,微惯性技术在导航学科中占据了越来越重要的地位。
微惯性测量单元借助于自身成本低、体积小、自主性强等优势,在军民用导航领域都发挥着越来越重要的作用。
因此,国内外许多科研和教育单位都更加重视微惯性系统的开发与应用。
然而,目前常见的MEMS 惯性测量单元的测量精度都相对比较低,现今着重研究如何合理利用科学方法来提升MEMS惯性测量单元的精度有着极其重大的意义。
设计制造测试标定设备,建立MEMS惯性测量单元正确的数学模型,设计更加简捷快速的标定测试方法,是提高MEMS惯性测量单元精度的重要途径,本文主要针对实验室自制的MEMS惯性测量单元展开误差建模和标定技术研究。
首先,根据MEMS惯性测量单元的标定测试需求从机械结构、软硬件设计等各方面详细介绍了实验室自制的标定测试设备。
其次,分析了MEMS惯性测量单元的误差特性,详细介绍了各个误差参数对MEMS惯性测量单元的影响。
针对随机噪声对MEMS惯性测量单元精度影响较大的实际情况,采用Allan方差法定量分析了MEMS陀螺仪的五种主要噪声。
然后,根据MEMS惯性测量单元的特点,分别建立了MEMS陀螺仪和加速度计的误差模型,对MEMS惯性测量单元的分立标定方法进行了详实介绍,并推导了数据处理公式。
基于实验室自制的三轴测试标定实验设备,设计了MEMS陀螺的速率实验和加速度计的静态多位置实验,并进行了分立标定实验验证了所用方法的实用性。
最后,根据捷联导航误差方程和Kalman滤波器模型建立了合适的状态方程和量测方程,选择合适的MEMS惯性测量单元系统级标定位置编排。
根据设计的转停路径进行了MEMS陀螺惯性测量单元的系统级标定实验。
通过测试实验证明了所提出标定方法的有效性。