一种mems惯性测量单元冷启动时温度误差补偿方法
【专利摘要】本发明属于惯性器件的误差补偿领域，具体涉及一种MEMS惯性测量单元冷启动时温度误差补偿方法。本发明包括（1）选取温度误差补偿模型；温补数据采集；温补数据预处理；温补误差模型参数寻优；温度补偿。本发明针对MEMS惯性器件中的陀螺和加速度计提出了一种改进的温度误差补偿模型和相应的、简单易行的工作流程。经过温度补偿的MEMS惯性测量单元，在冷启动时，将受自身温升和外界温度变化的影响变小，这样极大地缩短了MEMS惯性测量单元的准备时间，提高了将其作为导航系统的快速性。
【专利说明】 一种MEMS惯性测量单元冷启动时温度误差补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明属于惯性器件的误差补偿领域，具体涉及一种MEMS惯性测量单元冷启动时温度误差补偿方法。
【背景技术】
[0002]微机械电子系统(MicroElectronic Mechanical System-MEMS),又简称为微机电系统，是采用纳米技术加工出的新一代微型机电装置。它以硅半导体材料为加工对象，采取专用集成电路制造技术加工出的外形尺寸在毫米量级的具有驱动、控制和信号处理功能的微型器件。MEMS惯性测量单元是一种包含三轴MEMS陀螺和三轴MEMS加速度计的惯性测量装置，其中陀螺和加速度计的三个轴相互垂直，符合右手定则。鉴于MEMS具有体积小、重量轻、功耗少、成本低、集成化程度高等优点，其将拥有更广阔的工程应用前景，尤其对于微小型运载体的导航、制导与姿态控制具有重要意义。
[0003]MEMS陀螺和加速度计是MEMS领域的最重要的两类传感器，陀螺用于测量载体运动的角速度，加速度计测量载体的加速度，经过积分分别得到载体姿态(航向角、横摇角、纵摇角)和速度、位置等导航信息。由于MEMS器件的精度较低，而从硬件上提高其精度需要很大的成本，因此通过误差软件建模的方式，提高其精度有很强的现实意义。
[0004]从工程应用考虑，有的应用场合要求尽可能缩短陀螺冷启动后达到热平衡的过程，使其迅速进入预定的工作状态，MEMS陀螺因为启动后需要较长的热稳定过程，不能满足使用要求。对于工程化要求的MEMS陀螺，为适应各个领域的应用，一般要求MEMS陀螺具有较宽的工作温度范围，可以在不同温度环境下正常工作。但是由于构成MEMS陀螺对温度较为敏感，所以当工作环境温度发生变化时，在陀螺的输出信号中将产生误差。由温度变化造成的误差严重影响MEMS陀螺全温度下的精度。温度已成为MEMS陀螺迈向工程化所面临的难题之一。进行MEMS陀螺温度特性的研究，并对其实施温度补偿以提高陀螺检测精度，是MEMS陀螺走向实用化的必要环节。
[0005]目前MEMS加速度计生产工艺与MEMS陀螺一样，尚存在没有解决的难题，其温变敏感性较大。温度误差建模与补偿是目前条件下改善MEMS陀螺和MEMS加速度计在温变条件下精度下降的主要方法，通过技术研究，可使惯导系统的温度补偿水平得到提升；可以大幅缩短MEMS惯性测量单元的准备时间，满足快速反应需要。
[0006]本发明的目的是缩短MEMS惯性测量单元的准备时间，减小温度变化对MEMS惯性测量单元的影响。通过一种改进的温度补偿模型，设计一套简单易行、合理有效的温度补偿工作流程，该工作流程不依靠大型温控转台或温箱系统，可大大减少工作强度，对温度补偿模型参数拟合后，达到MEMS惯性测量单元温度补偿的目的。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种缩短MEMS惯性测量单元的准备时间，减小温度变化对MEMS惯性测量单元的影响的MEMS惯性测量单元冷启动时温度误差补偿方法。[0008]本发明的目的是这样实现的:
[0009]( I)选取温度误差补偿模型:
[0010]MEMS加速度计的静态数学模型:
【权利要求】
1.一种MEMS惯性测量单元冷启动时温度误差补偿方法，其特征在于:(I)选取温度误差补偿模型:MEMS加速度计的静态数学模型:
【文档编号】G01C21/16GK103940427SQ201410085446
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】何昆鹏, 韩继韬, 曾建辉, 周雪梅, 于文浩, 王兴彬, 单飞, 王晨阳, 胡守雷, 王志强 申请人:哈尔滨工程大学