[发明专利]基于温度滞后模型的微机电系统加速度计零偏补偿方法

权利要求书

1.一种基于温度滞后模型的MEMS加速度计零偏补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：采集测试数据；将测试数据输入到训练好的温度滞后模型中，得到温度滞后零偏补偿值，利用温度滞后零偏补偿值对加速度计输出的原始加速度值进行零偏补偿，得到零偏补偿后的加速度值；

其中，温度滞后模型通过训练得到，训练过程包括：

k表示当前训练次数，k的初始值为0，n表示设定的最低迭代训练实验次数；

a、k＝k+1，进行第k次训练实验：获取第k次训练实验的原始温度测量数据，减小原始温度测量数据中的噪声干扰，得到去除噪声后的原始温度测量值；利用扩展粒子滤波算法对去除噪声后的原始温度测量值进行数据处理，得到以先验粒子与协方差矩阵参数为自变量的零偏补偿数据；其中，原始温度测量数据为MEMS加速度计在不同温度下测得的数据；

b、根据先验粒子与协方差矩阵更新第k次训练实验的后验粒子和后验粒子的协方差矩阵，将第k次训练实验的后验粒子和后验粒子的协方差矩阵带入初始的温度滞后模型中，更新第k次训练实验的温度滞后模型；

将零偏补偿数据输入第k次训练实验的温度滞后模型，得到第k次训练实验的温度滞后零偏补偿值；

c、判断当前训练次数k是否大于设定的最低迭代训练实验次数n，若大于，则执行步骤d；若小于，则返回步骤a；

d、判断：若第k次训练实验的温度滞后零偏补偿值达到额定要求，则将第k次训练实验的温度滞后模型作为训练好的温度滞后模型；若第k次训练实验的温度滞后零偏补偿值未达到额定要求，则执行步骤e；

e、重复执行上述步骤a-d，直至温度滞后零偏补偿值符合额定零偏要求，得到训练好的温度滞后模型；

温度滞后模型的构建过程包括以下步骤：

第一步，把加速度计静止放置在参考温度环境下，把加速度计输出的原始加速度值作为初始零偏值f₀，该值由传感器直接读取；

第二步，不考虑温度变化率，在温度循环变化范围内实验测得多个不同温度下的零偏变化值，保持某一温度值在一段时间内的恒定不变，从而保证在每一度的零偏的稳定性；

第三步，考虑温度变化率，以温度变化率是否大于零作为参考点，把温度变化率大于零的加速度计零偏值收入升温零偏值的散列点集合，把温度变化率小于零的加速度计零偏值收入降温零偏值的散列点集合，利用扩展粒子滤波算法画出升温和降温两种不同情况下的拟合曲线，把两种拟合曲线首尾连接形成闭环，进而建立初始的温度滞后模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于温度滞后模型的MEMS加速度计零偏补偿方法，其特征在于，先验粒子与协方差矩阵的值由时间更新方程计算得到，初始状态的概率密度函数p(x₀)已知，由概率密度函数p(x₀)随机产生M个初始粒子，用表示粒子，并计算M个初始粒子对应的协方差矩阵为其中，初始粒子个数根据数据的计算复杂程度与估计精度确定，先验粒子与协方差矩阵的具体计算过程如下：

Q_k-1＝[s_k-1,v_k-1,r_k-1,e₀]^T

其中，F_k-1,i表示关于粒子的偏微分方程，f_k(·)表示时变分线性系统的过程方程，Q_k-1表示噪声协方差矩阵，s_k-1表示比例因子误差，e₀表示初始偏置误差，v_k-1表示速度随机游走，r_k-1表示加速度随机游走，表示噪声向量且可以通过已知w_k-1的概率密度函数随机产生，表示先验粒子，表示先验粒子的协方差矩阵。