基于三轴转台的MEMS惯性传感器参数测量方法.pdfVIP

论 文 基于三轴转台的MEMS惯性传感器参数测量方法木 李姣姣 王东波 赵祚喜 谭志斌 赵汝准 (华南农业大学工程学院 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室) 摘要：运动学参数的可靠与准确测量，对于高精度的MEMS惯性传感器应用于农业作业复杂环境具有重要 意义。设计了--D基于 SGT320E转台的MEMS惯性传感器运动学参数检测方法。对 MEMS惯性传感器的陀螺 仪和加速度计进行了固定零偏、标度因数、标度因数非线性、标度因数对称性等参数测量，采用 Matlab软件分 析试验数据，并将分析后的数据与传感器数据手册上的相关性能指标进行对比，结果表明该方法能够通过误差校 正提高MEMS传感器精度。 关键词：MEMS；SGT320E转台；惯性传感器检测 ADIS16355传感器与 AHRS[7_作为实验样例，研究 0 引言 MEMS惯性传感器运动学参数的检测方法，搭建 由于MEMS惯性传感器尺寸小、重量轻、功耗 MEMS惯性传感器运动学参数测量平台，并在激光平 低、线性度好，主要用于检测机械的运动学参数，包 地机平地铲水平测试中验证了其精度。 括GPS空问定位及飞行器的姿态检测等 J。惯性导航 1 实验设备与方法 或者姿态测量精度主要取决于 MEMS惯性传感器的 测量精度 J。 1．1 SGT320E转台介绍 目前，测量MEMS惯性传感器的运动学参数精 三轴多功能转台是为准确测试惯性系统和器件 度并无简单易行的方法，主要由传感器说明手册提 而设计制造的仿真测试设备[81。采用本机控制方式时， 供。国内较多学者使用软件方法提高MEMS器件精 三轴同时具有速率、位置以及正弦摆动模式，且互不 度，如基于最小分辨率方法抑制MEMS陀螺漂移 J。 干扰；通过串口仿真控制转台以预定方式转动，能实 硬件测试方法主要有l4]：带有可控环境箱的速率转台 现更复杂的转动效果。 能够提供速率测试；温度试验可以放入环境试验箱内 转台的硬件分为三部分：机械台体、工控机、工 测试；摇摆速率转台能够确定陀螺仪与相关电子控制 作台，如图1所示。 电路对施加于其敏感器输入轴的振荡旋转的频率响 应特性；加速度计性能的检查可以使用精密分度头完 成，以上方法只能进行一项或者两项测试，并不能模 机械台体 拟综合测试。三轴多功能转台能够模拟多种运动状 态，进行综合试验。赵汝准等基于三轴惯性测试转台 u ] 的集成惯性传感器ADIS16355实验研究5【J，谭志斌等 MEMS惯性传感器的三轴转台实验研究6【J，对惯性传 感器进行了单一的测试，本文在此基础上进行了综合 }】 i 测试，并于实际应用中分析其精度。 }_f 京航精 械宄所 i H L i ． i i 三轴转台是测试角运动参数的标准设备，通过设 置各种轴转动来模拟实际环境中的角运动进行本实 图1 SGT320E电控系统总体布局 验。本文以SGT320E三轴多功能转台为基础，选择 10 ：}：基金项 目：国家 自然科学基金 资助项 目；精准农业智能关键装