全球首發!慣性導航導論(劍橋大學)第五部分

2021-10-02 13:43:45 字數 1284 閱讀 1571

mems陀螺儀的偏差隨著時間的推移而漂移,這是由於電子器件和其他易受隨機閃爍影響的元件中的閃爍雜訊造成的。閃爍雜訊是一種頻率為1/f的雜訊,其影響通常在電子元件的低頻處觀察到。在高頻率時,閃爍雜訊往往被白雜訊所掩蓋。由閃爍雜訊引起的偏置波動通常被模擬為隨機遊走。

偏差穩定性測量描述了在固定條件下(通常包括恆定溫度),在特定時間內(通常在100秒左右),器件的偏置如何變化。偏差穩定性通常指定為1σ值,單位為

其中t為定義偏差穩定性的時間間隔。

和往常一樣,我們感興趣的是這個誤差如何影響從積分率陀螺訊號獲得的方向。如果我們假設偏差隨機遊走模型,那麼對偏差波動的積分結果是角度的二階隨機遊走。在現實中,偏差波動並不是真正的隨機遊走。如果他們這樣做,那麼隨著時間的增加,裝置偏差的不確定性就會毫無限制地增加。在實踐中,偏差被限制在一定的範圍內,因此隨機遊走模型只是在短時間內對真實過程的乙個很好的近似

由於環境變化和感測器自身加熱引起的溫度波動會引起偏差的移動。請注意,這種移動不包括在所採取的偏置穩定性測量中。 在固定條件下。這些運動不被包括在固定條件下進行的偏差穩定性測量中。

如3.2.1節所述,由於溫度變化而引入的任何殘餘偏差都會導致方向誤差隨時間線性增長。對於mems感測器來說,偏差和溫度之間的關係通常是高度非線性的。大多數慣性測量單元(imus)包含內部溫度感測器,這使得校正溫度引起的偏差成為可能。一些imu,如xsense4 mtx,在內部執行這樣的修正。

「校準誤差」一詞是指陀螺儀比例因子、校準和線性度的誤差。這樣的誤差會產生bias error,只有在裝置轉動時才能觀察到。這樣的誤差導致積分訊號中附加漂移的累積,其大小與運動的速率和持續時間成正比[4]。通常是可以衡量的 並糾正校準錯誤。一些新的imu,如xsensmtx,對校準誤差進行內部校正。

本節中概述的主要誤差**彙總在表2中。每個誤差源的相對重要性在不同的陀螺儀上是不同的。對於mems陀螺儀,角隨機遊走(雜訊)誤差和未校正的bias error通常是最重要的誤差**,這些誤差要麼是由於未補償的溫度波動造成的,要麼是初始偏置估計中的誤差造成的。角隨機遊走可以作為對速率陀螺儀訊號積分得到的方位不確定度的下界。

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本節介紹了陀螺的主要型別。注意,這不是乙個詳盡的列表。特別是有許多不同種類的機械陀螺儀沒有描述。乙個更全面的調查可以在 1 中找到。傳統的陀螺儀包括乙個安裝在兩個框架上的紡車,它可以在三個軸上旋轉,如圖5所示。角動量守恆的乙個作用是,紡車會抵抗方向的變化。角動量守恆的乙個作用是,紡車會抵抗方向的變化...

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