[发明专利]一种提高MEMS陀螺仪精度的方法

说明书

一种提高MEMS陀螺仪精度的方法，涉及MEMS惯性导航领域，其将现有的MEMS陀螺仪相对地设置在PCB电路板的两侧，使得两个MEMS陀螺仪的敏感轴共线，得到组合模型。在组合模型工作时，利用差分处理两个MEMS陀螺仪的信号，其相比于使用单个MEMS陀螺仪来说，显著提高了测试的精度。除此之外，该方法可以将两个低精度的MEMS陀螺仪组合后得到高精度的组合模型，具有明显的成本优势。该方法简单易行，工程实用性强，可广泛适用于各种MEMS航姿、惯导领域。

技术领域

本发明涉及MEMS惯性导航领域，具体而言，涉及一种提高 MEMS陀螺仪精度的方法。

背景技术

陀螺仪是惯性测量单元IMU中的核心器件，决定了整个惯性测量单元的工作精度，随着微机电系统技术的发展，MEMS陀螺仪在惯性导航、军事及民用领域得到了广泛应用，是惯性器件未来的发展方向之一，相对于传统的机械陀螺，MEMS陀螺仪具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、抗过载能力强等优点，但是MEMS陀螺仪的精度较低，现阶段随着MEMS技术的发展，MEMS陀螺在精度方面有了长足的进步，国外AD公司的IMU产品ADIS16488A集成10自由度测量单元(3加计、3陀螺、3磁传感器、1大气压力)陀螺精度在5.1°/h；ADIS16495惯导级IMU陀螺精度可达0.3°/h。国内目前的MEMS陀螺仪精度距离战术级还有一定差距。

MEMS陀螺仪误差主要包括两大类，一类是系统随机误差，没有办法完全消除；一类是系统测量误差，通过地面标定及误差补偿技术可以消除。在小型化方面MEMS陀螺有其独有的优势，但国内目前MEMS陀螺仪普遍精度在10°/h左右，在0.5°/h～5°/h之间的MEMS陀螺仪很少，价格居高不下，限制了在低成本、工程化平台使用。

本发明通过使用两个低成本、低精度陀螺仪组合方式，基于差分补偿的理论，按照GJB陀螺仪测试方法经地面试验验证，可以明显减小MEMS陀螺仪随机误差(零偏稳定性等)，从而提高了MEMS 陀螺仪精度，可以广泛应用于MEMS惯性测量单元、航姿测量单元及惯性导航领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高MEMS陀螺仪精度的方法，其操作简单方便，成本较低。其在现有MEMS陀螺仪的基础上，经过简单改造，即可显著提高整体的测量精度。

本发明的实施例是这样实现的：

一种提高MEMS陀螺仪精度的方法，其包括：

将两个同型号的MEMS陀螺仪相对地设置在PCB电路板的两侧，使得两个MEMS陀螺仪的敏感轴共线，得到组合模型；其中， PCB电路板分别与两个MEMS陀螺仪电连接，PCB电路板包含有数据采集模块和运算模块；

在组合模型工作时，利用采集模块分别对两个MEMS陀螺仪输出的原始信号进行采集，采集到的原始信号经过运算模块的差分处理后，输出为最终信号。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，MEMS陀螺仪的敏感轴均与PCB电路板的质心重合。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，MEMS陀螺仪的零偏稳定性≤10°/h。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，两个MEMS陀螺仪零偏稳定性的偏差率小于10％，偏差率按照以下公式计算

式中，A为偏差率，D₁、D₂分别为两个MEMS陀螺仪的零偏稳定性。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，还包括在使用组合模型之前，对组合模型进行标定；对组合模型进行标定的方法包括：

将组合模型放置于高精密转台上保持静止，记录最终信号，并根据最终信号计算组合模型的标度因数和零偏。