mems陀螺温度补偿

基于均匀设计的MEMS陀螺温度标定试验设计

第４２卷第１２期
２０１６年１２月
中国测试
ＣＨＩＮＡＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ＆ＴＥＳＴ
Ｖ０ｌ＿４２Ｎｏ．１２Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２０１６
ｄｏｉ：１０．１１５５７／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－５１２４．２０１６．１２．００２
基于均匀设计的ＭＥＭＳ陀螺温度标定试验设计
高爽，张晓娇，李慧鹏，蔡晓雯，李胜臣，王文杰，张维睿
（北京航空航天大学惯性技术重点试验室，北京１００１９１）
摘要：针对传统的温度试验方案存在试验量大、耗费时间长的问题，提出基于均匀设计法的三轴微电子机械系统
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｉｍｅ－ｃｏｎｓｕｍｉｎｇｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｅｓｔｐｒｏｇｒａｍｓｒｅｑｕｉｒｉｎｇ
少ＭＥＭＳ陀螺温度标定误差试验量，缩短研究周期，节约试验成本。关键词：ＭＥＭＳ陀螺：均匀设计法；温度；标定误差补偿文献标志码：Ａ文章编号：１６７４ — ５１２４（２０１６）１２ — ｇ，ＺＨＡＮＧＸｉａｏｊｉａｏ，ＬＩＨｕｉｐｅｎｇ，ＣＡＩＸｉａｏｗｅｎ，ＬＩＳｈｅｎｇｃｈｅｎ，ＷＡＮＧＷｅｎｊｉｅ，ＺＨＡＮＧＷｅｉｒｕｉ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｎＩｎｅｒｔｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）

TDMI方法在MEMS陀螺温度漂移补偿中的应用

偿使用外置温度传感器测量时，存在测量温度与ＭＥＭＳ陀螺感知单元温度不一致的问题，降低了ＭＥＭＳ陀螺温度
漂移补偿效果。针对该问题，研究了时间延迟互信息（ｔｉｍｅ－ｄｅｌａｙｅｄｍｕｔｕａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＴＤＭＩ）方法，并采用该方法辨
ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ ’ Ｓｔｈｅｒｍａｌｄｒｉｆｔａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒ ’ Ｓｏｕｔｐｕｔ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅ
ｔｈｅｒｍａｌｄｒｉｆｔｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ．ＴｈｅｔｅｓｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅＭＥＭＳｇｙｒｏｓｃｏｐｅ ’ Ｓｔｈｅｒｍａｌｄｒｉｆｔ．ｗｈｉｃｈｈａｓａｇｏｏｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．

陀螺最小二乘法温度补偿

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------陀螺最小二乘法温度补偿陀螺最小二乘法温度补偿基于 MEMS 姿态传感器温度补偿方法传感器的温度补偿方法大致可以分为两种，即硬件补偿和软件补偿。

硬件补偿方法主要是改变电路来达到补偿效果，但是这种方法会导致电路的复杂化，同时提高了成本。

软件补偿方法主要有最小二乘法、BP 神经网络法、回归法等。

从计算的方便性和补偿精度的准确性两个方面，本文采取最小二乘法进行温度补偿。

1 姿态传感器的温度补偿原理本文采用美国InvenSense 公司生产的 ITG3205 三轴陀螺仪芯片，该芯片中内嵌有数字输出温度传感器，因此可以随时检测出传感器所处的环境温度。

在不同的工作环境温度下，传感器实际角度输出值与理论角度输出值会出现一定的误差，称之为温度误差。

为了消除或者减少这种温度误差，利用最小二乘法进行曲线拟合，最终达到或接近理论角度输出值。

传感器根据输入的检测信号，通过姿态检测模块和温度检测模块采集相关数据，然后经过温度补偿模块进行相应的温度补偿，最后通过输出检测模块可得到预期的检测信号。

姿态传感器的温度补偿原理如框图 1 所示。

2 姿态传感器的温度补偿方法在同一温度下，不同角1 / 4度的理论值与输出值之间严格意义上是一种非线性关系，但是由于这种误差值相对不大，可以近似的认为是一种线性关系，即 y = mx + n 的线性关系。

通过最小二乘法进行线性拟合，可以得出参数 m 和 n 的值。

此时可以发现，在不同的温度下，所拟合出来的 m 和 n 值是随温度的变化而变化的。

在此情况下，必须找出温度分别与 m 和 n 之间的关系，为此同样可以根据最小二乘法再次进行曲线拟合，从而得出 m 值与温度之间的关系。

mems陀螺随机误差建模与补偿

mems陀螺随机误差建模与补偿近些年，MEMS（Micro-electromechanical Systems）技术的快速发展对工程领域的数据采集技术带来了普遍的影响。

随着MEMS技术的应用，陀螺传感器作为一种重要的传感器技术，广泛应用于航空、航天、汽车行业及陆域的水文测量等多个领域。

但是，MEMS陀螺传感器在使用过程中，会遭受来自环境影响、温度影响、电磁干扰等一系列外部因素对其精度造成影响，甚至会导致其测量数据出现一定程度的随机误差。

而由随机误差引起的系统失稳问题已经成为影响MEMS陀螺精度的主要原因之一。

为了克服MEMS陀螺随机误差，首先要建立它们的误差模型。

这使得信号处理系统能更准确地模拟真实环境中陀螺传感器受到随机影响的行为，从而更好地满足陀螺精度校准和传感器精度补偿的需求。

目前有很多可用于建立随机误差模型的方法，如差分培根谱法，基于时域均方根值的系统灵敏度分析，改进的统计函数建模和基于最大似然估计的方法等。

经过模型建立，就可以采用不同的补偿方法来解决MEMS陀螺随机误差问题，这其中包括在传感器输出端采用反馈补偿（Feedback compensation）、自适应补偿（Adaptive compensation）和一般带宽低通特性补偿（Low-pass filter）等。

首先，反馈补偿技术是一种经典的陀螺补偿方法，它通过不断的检测陀螺的转速信号，通过调整控制器的输入获取环路系统的反馈信号，从而达到陀螺精度补偿的效果。

其次，自适应补偿技术也可以有效地抵消MEMS陀螺随机误差。

它通过利用虚拟输入和虚拟输出的抽样时间来不断学习和更新陀螺传感器的误差模型，有效补偿其随机误差。

此外，还可以使用一般带宽低通特性补偿技术，其原理是通过利用低通滤波器对传感器输出数据进行滤波，以实现补偿MEMS陀螺传感器随机误差的目的。

最后，基于改进统计方法的补偿技术也是被广泛使用的一种补偿方式，它将多次采集的陀螺传感器的原始输出数据进行分析，利用改进的统计函数把随机噪声模型应用到陀螺传感器的原始数据中，从而补偿随机误差。

MEMS陀螺误差辨识与补偿

2010年第29卷第3期传感器与微系统(T r a n s d u c e r a n dM i c r o s y s t e mT e c h n o l o g i e s)M E M S陀螺误差辨识与补偿谈振藩,张勤拓(哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150001)摘　要:由于制造工艺等原因,M E M S陀螺的随机漂移非常大,严重影响了系统的性能。

通过自制的基于M E M S的捷联惯导系统的相关实验,对M E M S陀螺的确定性误差和随机误差分别进行了辨识和补偿。

完成确定性误差补偿,对M E M S陀螺随机误差进行了时间序列分析,并建立了A R模型,根据所选模型参数建立了随机误差的系统方程,采用经典卡尔曼滤波进行随机误差补偿。

实验结果说明:无论是静态下还是动态下,补偿后信号的方差都大大下降,说明了滤波效果较为明显,具有一定的工程应用价值。

关键词:M E M S陀螺;时间序列分析;A R模型;卡尔曼滤波中图分类号:T P212 文献标识码:A 文章编号:1000—9787(2010)03—0039—03E r r o r i d e n t i f i c a t i o na n dc o m p e n s a t i o no f ME MSg y r o s c o p eT A NZ h e n-f a n,Z H A N GQ i n-t u o(C o l l e g e o f A u t o m a t i o n,H a r b i nE n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y,H a r b i n150001,C h i n a)A b s t r a c t:M E M Sg y r o's r a n d o m d r i f t i s v e r yl a r g e,b e c a u s eo f t h em a n u f a c t u r i n gp r o c e s sa n do t h e r r e a s o n s,w h i c hs e r i o u s l y a f f e c t o n s y s t e mp e r f o r m a n c e.T h r o u g h e x p e r i m e n t s o f M E M S s t r a p d o w n i n e r t i a l n a v i g a t i o ns y s t e m,d e t e r m i n i s t i c a n ds t o c h a s t i c e r r o r w a s i d e n t i f i e da n dc o m p e n s a t e d.A f t e r d e t e r m i n i s t i ce r r o r w a s c o m p e n s a t e d,t h es t o c h a s t i ce r r o r w a s a n a l y z e d b a s e d o nt i m e s e r i e s a n dA Rm o d e l w a s s e t u p.S y s t e m e q u a t i o no f s t o c h a s t i ce r r o rw a s e s t a b l i s h e d b a s e d o nt h e s e l e c t e dm o d e l a n dt h ee r r o r w a s c o m p e n s a t e db y K a l m a nF i l t e r.T e s t r e s u l t s s h o wt h a t v a r i a n c e o f M E M S g y r o s c o p e s t o c h a s t i c e r r o r r e d u c e d g r e a t l y a f t e r f i l t e r,w h i c h i l l u s t r a t e s t h e f i l t e r i n g e f f e c t i so b v i o u s,a n d h a s a c e r t a i nv a l u e o f e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n.K e yw o r d s:M E M S g y r o s c o p e;t i m e s e r i e s a n a l y s i s;A Rm o d e l;K a l m a nf i l t e r0　引　言微机电系统(m i c r o-e l e c t r o-m e c h a n i c a l-s y s t e m,M E M S)陀螺仪已经出现了近二十年[1],与其他陀螺相比,M E M S陀螺在体积、成本、功耗和抗冲击能力等方面都存在很大优势,但由于早期精度较低,并没有引起重视。

mems陀螺随机误差建模与补偿

mems陀螺随机误差建模与补偿
MEMS陀螺随机误差建模与补偿是采用数学方法模拟微机电系统（MEMS）所产生的随机振动误差，并对其进行补偿，以改善其可靠性和精度。

随机误差建模和补偿通常利用一个模型，它利用从陀螺仪反馈出来的位置、速度或加速度信息来模拟陀螺仪的随机噪声。

具体而言，这种模型可以以不同方式建立，从而有效地模拟MEMS陀螺仪所产生的位置、速度、加速度和频率误差。

随机误差建模的第一步是将反馈的位置、速度或加速度信息转换为功率谱，以便更好地分析误差的特性。

然后将模型化成一定长度的时域过程，然后根据这一过程对误差参数进行估计。

最后，通过拟合功率谱和参数估计来判断模型的准确性，并确定MEMS的随机误差补偿方案。

随机误差补偿一般可以采用两种方式实现，即：信号补偿和结构补偿。

信号补偿通常是使用一些滤波器来减小模型的噪声，以改善信号的精度。

结构补偿则是对陀螺仪的结构进行改进，以抑制误差的源头，甚至抵消部分误差，从而获得更好的精度。

MEMS陀螺仪所产生的随机误差主要来自于设备内部的失真、电磁抖动和湿度抖动等因素，这些误差可利用MEMS陀螺随机误差建模与补偿技术加以抑制，以改进陀螺仪的精度和可靠性。

MEMS陀螺仪概况介绍

MEMS陀螺仪概况介绍MEMS陀螺仪是一种运用微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）技术制造的陀螺仪。

MEMS陀螺仪的发展与传统机械陀螺仪相比，具有体积小、重量轻、功耗低、精度高、成本低等优势，因此在无线通信、导航定位、智能手机、游戏机、航空航天等领域得到了广泛的应用。

从原理上来说，MEMS陀螺仪是利用陀螺效应进行测量的。

根据陀螺效应，当陀螺体受到力矩作用时，会产生旋转运动，并随着陀螺体的旋转方向发生改变。

MEMS陀螺仪利用微加工技术制造出微小的陀螺体结构，通过测量陀螺体旋转的角速度来反映外界的力矩。

MEMS陀螺仪的核心部件是微机电系统传感器芯片。

该芯片由陀螺体、补偿机构和信号处理器组成。

陀螺体采用微机电技术制造，通常由微小的旋转结构和驱动电极组成。

补偿机构可以校正陀螺仪在使用过程中的误差，如温度漂移、震动干扰等。

信号处理器对传感器采集到的信号进行放大、滤波和数字化处理，最终输出测量结果。

MEMS陀螺仪主要应用于姿态控制、导航定位和惯性测量等领域。

在无人机、无线通信基站和汽车电子中，MEMS陀螺仪可以感知设备的姿态变化，并通过控制其他执行器实现稳定的定位和姿态控制。

在导航定位系统中，MEMS陀螺仪结合其他传感器如加速度计和磁力计，可以提供高精度的导航定位信息。

在惯性测量领域，MEMS陀螺仪可以用于测量物体的转动角速度，如飞行器的姿态角速度、旋转仪的角速度等。

然而，MEMS陀螺仪也存在一些挑战与局限性。

首先，由于微加工技术的限制，MEMS陀螺仪的测量范围和分辨率相对较小。

其次，由于设备内部结构的微小化，MEMS陀螺仪对温度变化和震动的敏感度较高，容易产生误差。

此外，MEMS陀螺仪在长时间运行过程中，由于不可避免的温度漂移和机械疲劳等因素，测量精度也会逐渐下降。

为了克服这些局限性，研究人员提出了一系列改进措施。

例如，通过增加补偿机构和算法优化，可以有效降低温度漂移和震动干扰对MEMS陀螺仪测量精度的影响。

MIMU系统设计及MEMS陀螺仪温度漂移补偿

ｚｒｂａｎｉ，ｈｕｃｉｎｂｔｅｅｅａｕｅｍｅｓｒｍｅｔａｄｔｒｔｄｂＣＧ５ｙｏｔｒｐｌ — ｅｏ— ｉｓａｄｔｍｅｔｅｆｎｔｏｅｗｅｎｔｍｐｒｔｒａｕｅｎｎｉａｅｆｔｙＬｍｅｉｅ０ｇｒｅｅ’ ｅａ
ＭＩＵｙｔｍｓｇｎＥＭＳＧｙｏＴｅｐｅａｕｒｉｔＣｏｐｅｓｔｏＭＳｓｅＤｅｉｎａｄＭｒｍｒｔｅＤｒｆｍｎａｉｎＹＯＪｎｊｎ，Ｅｉｎｘｎ，ＪＡｊｃａＡｕ．，ＲＮＪ．ｉＩｉｈｏ，ＷＡＧＸａ—ｉａａ．Ｎ积小、量轻、ＭＳ重成本低、功耗小及可靠性高等特点，泛应用于军用和民用领域，广尤其适合于微小型飞行器的导航制导－１ＭＭ３。ＥＳ惯
性器件的出现极大地推动了微惯性测量单元（ＭＵ）ＭＩ的发展，宽了惯性技术的应用领域。但是温度对惯拓
ｍｅｔｕｎｔａｕｉｇａｃｒｃ，ｎｖｏｄｐａｔｃｌｖｌｅ．ｎｉｍｅｓｒｎｃｕａｙａｄｈａｅａｇｏｒｃｉａａｕ ’ＳＫｅｙｗｏｒｓＭＩＵ；ＥＭＳｉｅｔａｅｓｒ；ｅｏｂａ；ｅｐｒｔｒｏｅｓｔｏＬｇａｇｎｅｐｌｔｏｄ：ＭＭｎｒｉｌｓｎｏｓｚｒ — ｉｓｔｍｅａｕｅｃｍｐｎａｉｎ；ａｒｎｅｉｔｒｏａｉｎ
摘要：对温度对ＭＥＳ陀螺仪的零偏影响较大的问题，ＬＧ０型陀螺仪为试验对象，针Ｍ以Ｃ５通过温度试验

基于阵列技术的MEMS陀螺温度补偿方法

第２２卷
第７期
电
光ｌ＿２２Ｎｏ．７
２０１５年７月ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１— ６３７Ｘ．２０１５．０７．０１９
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＯｐｔｉｃｓ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ
（ＴｈｅＳｅｃｏｎｄＡｒｔｉｌｌｅｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００２５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｌａｔｅｄｅｒｒｏｒｓｉｎＭＥＭＳｇｙｒｏｓｃｏｐｅ，ａｎｏｖｅｌｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎａｒｒａｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｙｒｇｏｓｃｏｐｅ．Ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｔｈａｔｉｔｉｓｎｏｔｎｅｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｎｓｔｅａｄ，ｄａｔａｆｕｓｉｏｎｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔｏｆｓｅｖｅｒａｌｙｒｇｏｓｃｏｐｅｓｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎｌｕｆｅｎｃｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｓｉｍｐｌｉｉｅｆｄ．ＴｈｅＢＰｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｉｓｕｓｅｄｉｎｄａｔａｆｕｓｉｏｎｏｆｔｈｅｇｙｒｏｓｃｏｐｅｄａｔａ，ｗｈｉｃｈｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｓｔｈｅｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔｏｆｇｙｒｏｓｃｏｐｅｓｄｉｒｅｃｔｌｙ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｚｅｒｏｂｉａｓａｎｄｓｃａｌｅｆａｃｔｏｒｓａｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄｓｅｐａｒａｔｅｌｙｉｎｇｅｎｅｒａ１．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｐｒｏｐｏｓｅｄｃａｎｓｉｇｎｉｉｃｆａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｅｒｒｏｒｏｆｙｒｇｏｓｃｏｐｅｃａｕｓｅｄｂｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｕｓｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙ．

基于模糊神经网络的MEMS陀螺温度漂移建模

样２ｎ这样可以得到３Ｏｍｉ．８组采样数据，９组沿着自ｌ
ＭＥＭＳ陀螺的温度补偿模型主要包括零位、度因标子、漂移等．内对ＭＥ国ＭＳ陀螺零位、度因子温度补标偿做了大量的研究［，１国外对ＭＥ］ＭＳ陀螺温度漂移进行了研究Ｅ，ＭＥ２而３ＭＳ陀螺温度漂移补偿国内外研究
关键词：模糊神经网络；陀螺漂移；温度；建模
中图分类号：Ｐ３９１Ｔ８．
文献标识码：Ａ
文章编号：４８４９２０）４５１３０３— ７（０８０— １— ０００
近年来，为当代微机电系统（ＭＳ领域和惯作ＭＥ）
性领域新兴的十分重要的分支，ＭＳ陀螺获得了长ＭＥ足的发展．由于其具有成本低、寸小、量轻、尺质可靠性
ｄｒ一（）１
螺温度漂移进行建模．ＭＳ陀螺的温度漂移总是呈ＭＥ
现复杂的非线性，通过二阶或高ＥＭＳ陀螺的温度漂移模型．ＡＮＦＳ非常适用于Ｉ
非线性复杂模型的建模，中利用ＡＮＦＳ对ＭＥ文ＩＭＳ
陀螺的温度漂移进行建模，到很好的非线性模型，得通过该模型的温度补偿算法，ＭＥ使ＭＳ陀螺的定位精度
提高了２倍．Ｏ
其中（训呻），（）是陀螺沿着自转轴铅垂向上和训幽
和向下方向输出原始数据的均值，ｒ是陀螺漂移．ｄ

基于玻尔兹曼的微机械陀螺温度误差补偿

基于玻尔兹曼的微机械陀螺温度误差补偿王增跃;李孟委;刘国文【摘要】This paper uses the optimal fitting method,temperature error model established to the micro mechanical gyro,at a certain temperature range;to compensate error of gyro output temperature,through the temperature error model. Paper used linear fitting and Boltzmann fitting methods to modify the experimental data,this method reduces the influence of temperature on micro mechanical gyro,and verifies the validity and the practicability of the Boltzmann error model. Compensation data than Gyro raw data zero bias improved 1~2 orders of magnitude. Inengi⁃neering practice,this paper has a certain practical reference value.%使用最优拟合的方法，在一定的温度范围内，对微机械陀螺仪温度误差建模，通过温度误差模型对陀螺仪输出进行温度误差补偿。

应用线性拟合和玻尔兹曼拟合方法对实验数据进行按拟合修正，该方法减小了温度对微机械陀螺仪的影响，并验证玻尔兹曼误差模型的正确性与可实用性。

补偿后的数据较陀螺原始数据零偏，提高了1~2个数量级。

在工程实际中有一定的实用参考价值。

mems imu温度补偿大温变速率

mems imu温度补偿大温变速率
MEMS IMU（Inertial Measurement Unit，惯性测量单元）的温度补偿是一种技术手段，用于减小温度变化对IMU测量结果的影响。

由于IMU中的传感器，如加速度计和陀螺仪，其性能会受到温度变化的影响，因此需要进行温度补偿以提高测量精度。

在大温变速率下，即温度变化较快的情况下，温度补偿尤为重要。

因为快速的温度变化可能导致IMU中的传感器出现漂移和偏差，从而影响测量结果的准确性。

为了应对大温变速率下的挑战，可以采取以下措施：1.实时温度监测：通过在IMU内部或外部安装温度传感器，实时监测温度变化。

这样可以根据实时
温度数据对IMU的测量结果进行实时补偿，以减小温度误差。

2.动态温度补偿算法：开发适应大温变速率的动态温度补偿算法。

这些算法可以根据温度变化的趋
势和速率，预测未来的温度变化，并提前对IMU的测量结果进行补偿。

3.热隔离技术：通过采用热阻材料或热隔离结构，降低IMU与外部环境的热交换速率，从而减小温
度变化对IMU的影响。

4.硬件级补偿：在IMU硬件设计层面进行补偿。

例如，选用温度稳定性较好的传感器，优化电路布
局和散热结构，以降低温度对IMU性能的影响。

综上所述，为了应对大温变速率下的挑战，需要综合考虑实时温度监测、动态温度补偿算法、热隔离技术和硬件级补偿等多种手段，以提高MEMS IMU的测量精度和稳定性。

基于相位自校正的MEMS陀螺仪温度补偿方法

基于相位自校正的MEMS陀螺仪温度补偿方法林跃杉;尹韬;吴焕铭;杨海钢【摘要】针对开环检测模式,提出了一种基于相位自校正的微机电系统(MEMS)陀螺仪温度补偿方法.在对补偿方法进行了MATLAB行为级仿真后,利用单片机电路实现并联合MEMS陀螺仪进行了测试验证.结果表明:利用所提方法进行温度补偿后,偏置的温度灵敏度由1.93°/h/℃下降到了0.01°/h/℃.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2018(037)006【总页数】4页(P15-17,21)【关键词】微机电系统陀螺仪;相位改正;温度补偿【作者】林跃杉;尹韬;吴焕铭;杨海钢【作者单位】中国科学院电子学研究所,北京100190;中国科学院大学,北京100039;中国科学院电子学研究所,北京100190;宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211;中国科学院电子学研究所,北京100190;中国科学院大学,北京100039【正文语种】中文【中图分类】TP212.90 引言微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)陀螺仪传感器采用硅制作，当温度变化时，传感器的工作状态改变，影响陀螺仪的性能。

因此，须进行温度补偿。

2009年，Xia D Z等人通过分析温度对MEMS器件的杨氏模量的影响提出了一个Q值与温度的经验公式，并通过标定得到了温度和偏置之间的经验公式，在检测环路使用双环闭环补偿对陀螺仪系统进行补偿，补偿后的温度灵敏度到达了0.03°/h/℃[3]。

2011年,Fan Y Z等人提出了一种结合锁相环(phase locking loop,PLL)和可变延时模块对驱动环路的频率进行补偿，使其驱动环路的频率尽可能接近驱动轴的谐振频率[4]。

2014年,Wen M等人更进一步对系统进行了详细分析，分别就陀螺仪和电路进行了分析，得出温度变化是影响整个系统零偏的最大因素[5]。

mems陀螺随机误差建模与补偿

mems陀螺随机误差建模与补偿最近，Mems陀螺（Micro Electro-Mechanical System Gyroscopes）已经广泛应用于航迹控制、汽车安全驾驶、水下航行、航空运动等多个领域。

Mems陀螺在操作和维护方面的优势已经受到越来越多的关注，但是由于Mems陀螺的体积小，它的输出电平也相对较低，这就导致了它受到很多不同的随机误差的影响，这令其在实际应用中受到了很大的限制。

为了解决这一问题，研究人员研发了基于Mems陀螺的随机误差建模与补偿技术，以提高它们在实际应用中的精度和可靠性。

Mems陀螺受到的随机误差往往来自于传感器本身的结构参数以及外界环境的影响。

例如，由于传感器的结构参数的不稳定性，可能会导致传感器的输出电平有所变化，从而影响传感器的输出结果。

除此之外，外界环境的影响也会对误差的大小产生一定的影响。

例如，外界的温度和湿度的变化可能会对陀螺的误差产生不同的影响，这就需要对这些误差进行建模和补偿。

为了建模和补偿Mems陀螺的随机误差，首先需要针对传感器本身的结构参数进行深入的研究和分析，以建立传感器在结构参数变化时误差变化的模型。

其次，需要研究外界环境对Mems陀螺结构参数的影响，并建立数学模型来描述该影响，以及建立外界环境的误差补偿模型。

最后，要将结构参数误差模型和外界环境误差补偿模型集成到一起，以形成最终的Mems陀螺随机误差建模与补偿模型。

基于Mems陀螺随机误差建模与补偿技术，可以有效抑制Mems陀螺的误差，提高其在实际应用中的精度。

因此，这一技术已经在航迹控制、汽车安全驾驶、水下航行、航空运动等多个领域得到了广泛的应用，取得了很好的效果。

然而，建立一个准确的Mems陀螺随机误差建模与补偿模型需要极大的计算量，传感器参数和外界环境的变化也会对模型的准确性造成一定影响。

另外，传感器本身的细微误差也会改变传感器的输出，从而引起误差模型的变化，这也是模型准确性的重要影响因素。

mems陀螺随机误差建模与补偿

mems陀螺随机误差建模与补偿MEMS陀螺（微机电系统陀螺仪）是一种具有极高灵敏度以及精确度的设备，是现今微机电系统技术在航空、航天、自动控制等领域的一项重要应用。

传统陀螺仪在外界环境变化、测量量程较大时，随机误差会增大，而MEMS陀螺仪在采用微机电系统技术之后，其误差可控性及精确度得到了显著提高。

因此，MEMS陀螺仪在航空、航天及自动控制等领域的应用也显著增加。

可是，MEMS陀螺仪的误差并不能完全控制，其误差模型及补偿技术也在不断发展和完善。

本文研究了MEMS陀螺随机误差模型以及基于BLDC马达控制系统的MEMS陀螺随机误差补偿研究，为航空、航天及自动控制等陀螺仪应用提供技术支持。

1.MEMS陀螺的概述MEMS陀螺仪是一种新型的精密测量仪器，它相较于传统的陀螺仪，可以提供更高的精度和灵敏度，这种仪器的优点是其小巧的体积以及低成本的制造，这是由于其利用微机电系统技术，并运用了特定的晶体和显微结构，以及其他小型元件，来实现陀螺仪的检测功能。

MEMS陀螺仪是一种数字传感器，它可以较高精度的测量方向和角速度信号。

它可以用来测量角速度及其变化，从而获得某对象的运动轨迹状态，而且它也可以提供重力检测，和检测环境中占据主导地位的磁场改变等信号。

MEMS陀螺仪可用于实时指示物体在空间中的运动及角度，甚至能指示物体在水池中的游动以及在航空中的运动轨迹。

2.MEMS陀螺随机误差模型分析MEMS陀螺仪随机误差模型是对MEMS陀螺仪表征数据的重要计算。

它可以帮助我们理解陀螺仪的抗干扰能力以及它的精度和精确度。

MEMS陀螺仪的随机误差分为三个主要的模型，分别是抖动误差模型、备用度误差模型以及系统误差模型。

（1）抖动误差模型抖动误差是指MEMS陀螺的角位移和角速度的不稳定性，也就是随机的瞬时变化。

一般来说，抖动误差是由电子零件的静电失效和热分解作用产生的，可由噪声波动来表征。

（2）备用度误差模型备用度误差是由MEMS陀螺仪在温度变化时所产生的误差。

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