【摘 要】
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MEMS传感器价格低廉、尺寸小、质量轻,在电子消费产品等领域应用广泛。但其缺点是精度低,稳定性差,限制了其应用范围。传感器本身制造工艺以及长时间的积分累积误差和陀螺漂
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MEMS传感器价格低廉、尺寸小、质量轻,在电子消费产品等领域应用广泛。但其缺点是精度低,稳定性差,限制了其应用范围。传感器本身制造工艺以及长时间的积分累积误差和陀螺漂移的存在等因素,使得MEMS传感器在测量方法精度无法满足要求。如何使用此类MEMS传感器,如何提高传感器精度及误差分析补偿是本文的主要研究目标。实验中使用的MEMS传感器是集三轴加速度计和三轴陀螺于一体、低成本和低精度的数字传感器。为初步探究传感器性能,提高传感器测量精度,运用实验加仿真的方式对比分析该问题。在完备的数字采集系统和成熟的轨迹解算方法的前提下,本文首先进行了转台画圆实验,通过描绘运动轨迹,与已知圆轨迹对比分析,初步了解该传感器的性能。用MATLAB仿真还原转台实验过程,用同样的解算方法得到了圆的轨迹。仿真结果表明了该算法是正确的;同时对比实验结果,发现该传感器无法在长时间内准确测量运动体的位置信息。在算法正确的前提下,提高传感器测量数据的准确性。对于传感器本身,由于批量化生产,厂家给出统一的技术指标。其次,论文提出对单片的加速度计的技术指标参数:零偏和标度因子进行校准和补偿,提出一种基于六姿态模型的加速度计校准方法。由于静止时重力加速度在三轴的分量即为加速度传感器各轴输出,据此原理建立误差模型,利用算法对其零偏和标度因子进行校准。经实验验证:该校准方法无需借助高精度转台等设备,就可实现加速度传感器的快速校准。相比厂家所给相关技术指标,其精度有所提高。最后,为进一步研究传感器使用时的约束条件,通过仿真的方式,从理论角度分别分析加速度计的零偏和灵敏度系数对测量结果的影响,并进行误差分析从而确定传感器使用约束条件。
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