多功能惯性器件及其加速度计部分的实验分析

既能感测载体的角运动，又能感测其线加速度的多功能惯性器件是惯性技术界十分感兴趣的。对于大角速率动调陀螺仪．若把压电敏感元件安装在陀螺仪限动器上，可构成大角速率多功能惯性器件。利用大角速率动调陀螺仪陀螺电机中特有的信号检测线圈，便于加速度信号的拾取。该文介绍了器件的工作原理、信号检测与处理及在不考虑陀螺仪部分时，线加速度计的测试结果。利用两个这种器件，即可构成满足大机动捷联惯导系统要求的惯性测量部件。     

导航定位技术（自主式导航系统与组合导航）（续12）

electrostatically supported gyro一种双自由度自由转子陀螺，其角动量是由高速旋转的刚体转子产生的。转子被一个球形支承悬浮着。静电陀螺的主要特点就在于这个球形支承。与一般的滚珠轴承和宝石轴承不同，它是用静电场的力使陀螺球转子悬浮在一个超真空的球腔中心，故可称为静电轴承。由于球转子与外部没有任何机械连接和接触，     

国外陀螺转子激光动平衡机简介

通过不断的生产实践和科学试验使人们认识到陀螺仪(特别是惯性导航和惯性制导系统）的精度和寿命不但同结构设计、使用条件以及零件的制造精度有关，而且在很大程度上取决于陀螺转子在高速运转下的质量平衡。在高速运转下的陀螺转子质量的不均匀分布会引起附加力矩，此附加力矩在轴承上以振动的形式表现出来，造成陀螺转子自转轴的偏斜，从而使陀螺仪的支承寿命降低和产生漂移误差。为此，人们必须对陀螺转子进行精密的动平衡。这种平衡技术的任务在于采用某些测试设备和适宜的方法去除陀螺转子上的不平衡量，使它的旋转轴线和主惯性轴线相重合：当然，旋转轴线和主惯性轴线相重合这只是理想状态，而实际上，对于这种重合来说总存在着误差。这种误差的大小就决定于动平衡的精度。     

导弹姿态控制系统中的惯性传感技术研究

依据教学与科研的经验总结,采用信息流程的方法解析惯性传感技术机理,研究位置陀螺仪、锁位陀螺仪、加速度计在惯性系统中的工作方式与应用方式,研究载体惯性系统中姿态控制的方法;给出了摆式积分陀螺仪、加速度计在捷联式与平台式惯性系统的应用思想。展望了惯性传感技术在导弹姿态控制系统中的应用。     

悬浮转子式微机械陀螺仪的研究进展

介绍了一种不同于振动式微机械陀螺仪的新型微机电系统陀螺一悬浮转子式微机械陀螺仪,并就国内外关于磁悬浮转子微陀螺和静电悬浮转子微陀螺研究的各种结构及其工作原理、工艺和性能特点进行了概述,以展示这一新颖微陀螺的研究现状和发展趋势。     

高性能MEMS意味着什么？

“裔陛能MEMS到底是什么？”。首先，回顾ADIMEMS是如何定义一些主要规格的。然后，简单看一下基于加速度计的倾斜检测及相关主要规格，接着通过余下的讨论介绍自主机器人示例。接下来将更具体地说明陀螺仪规格，同时细致分析各种误差源、表征技巧以及各种情况的考虑因素。接着将讨论惯性测量单元（IMU），也就是各种传感器的组合，包括但不必限于加速度计和陀螺仪。然后是IMU的其他相关考虑点，最后将简短总结一些优质产品的性能。     

MEMS微陀螺仪研究进展

回顾了MEMS微陀螺仪的研究进展,简单介绍了MEMS微陀螺仪的市场应用。微陀螺仪是MEMS器件中非常重要的一类器件。它的运用已经从单纯的航空领域逐渐转向汽车、消费电子行业等低端市场,这意味着微陀螺仪除了传统意义上的高精度高稳定性的要求,也可以向低精度商品化发展。传统的振动式陀螺,由于原理的局限性和加工技术的限制,很难达到战术级和惯性级的要求。导航级集成微陀螺(NGIMG)项目建议使用其他途径,以减少器件的可移动部件和降低工艺难度,从而提高其精度和抗干扰能力。各种设计方法近年来层出不穷,其中悬浮转子式微陀螺是目前精度最高的陀螺仪,微集成光学式陀螺也将在未来一段时间拥有巨大的研究潜力和发展空间。     

冗余旋转惯导系统两位置初始对准方法

冗余旋转惯导系统(Redundant Rotating Inertial Navigation System, RRINS)可以在传统旋转惯导系统的基础上,进一步提高系统的可靠性。针对该类系统高精度初始对准需求,以正四面体冗余旋转惯导系统为例,研究了两位置初始对准方法。首先以每3个陀螺仪和3个加速度计构成一种组合方式,建立每种组合下惯性器件的零偏与冗余配置相关的解析表达式,并设计RRINS两位置转停方案以估计对应惯性器件的零偏,但是在某些特殊的情况下需要增加观测位置;然后将每个惯性器件在不同组合下得到的结果取均值,并利用该均值对相应惯性器件的测量信息做补偿;最后基于补偿后的惯性器件输出进行RRINS的初始对准。数学仿真和实验验证结果表明,该方法在不同两位置方案下均可有效估计出惯性器件的零偏。仿真中陀螺仪的零偏估计误差在4%以内,加速度计的零偏估计误差基本在2%以内,且相比无零偏补偿的情况,初始对准精度提高10倍以上。实验中水平和方位向的初始对准精度都有提高,航向角对准误差最大减小100倍左右。同时,该方法还可以推广到其他配置方案的冗余旋转惯导系统中,对该类惯导系统初始对准精度的提高具有...     

基于椭球拟合的MIMU系统自标定方法

针对微惯性测量单元(MIMU)测量精度的提高,提出一种自适应的MIMU系统自标定方法。通过MIMU系统陀螺仪和加速度计误差模型分析,将陀螺仪和加速度计的误差模型转化为一个线性回归方程,使用椭球拟合的最小二乘方法对MIMU系统进行拟合,最后运用多次拟合模式进行总体标定。采用实验室三轴转台进行实验验证,得到标定的姿态测量系统的精度提高了3个数量级,证实了此标定方案的可行性。     

MEMS惯性传感器技术的误差补偿及可靠性研究

文章基于MEMS惯性传感器中加速度计与陀螺仪的基本工作原理,采用建立误差模型的方法,对MEMS惯性待感器的系统误差和随机误差进行误差补偿方法的相关研究;根据涵盖了绝大部分针对环境失效机理的可靠性试验项目MIL-STD-883进行MEMS惯性传感器的可靠性研究,同时总结相应的可靠性试验研究方法,并对未来的发展趋势提出几点浅见。     

MIMU中陀螺仪漂移误差滤波与温度补偿技术

微惯性测量单元(MIMU)具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等特点,在军事及民用领域具有广阔的应用前景。从工程实际出发,给出了一种基于新型CORTEX-M4内核ARM和MEMS惯性传感器的低成本、高性能微型惯性测量单元。介绍了采用三轴MEMS陀螺和三轴MEMS加速度计设计微惯性测量单元的硬件实现方法。针对MEMS陀螺仪的随机漂移误差,对MEMS陀螺仪采样数据应用FIR滤波器和卡尔曼滤波器进行滤波处理;并针对MIMU对温度影响敏感的特点,对陀螺的温度特性进行分析,采用离线辨识的方法确定温度补偿模型参数,进行温度补偿。实验结果表明,滤波后陀螺仪随机漂移误差明显减小,补偿后的陀螺零偏稳定性明显降低。     

加表斜坡零偏对惯导初对准的影响及补偿研究

研究发现当捷联惯导系统(SINS)进行卡尔曼滤波精对准或动基座对准时,惯性器件的斜坡性误差对其初始对准的精度有影响,特别是对于采用石英挠性加速度计的惯导系统在预热不充分期间进行初始对准很可能会出现较大误差。该文分析了惯性器件斜坡性误差对SINS初始对准的具体影响,指出要获得较高的方位初始对准精度除要求等效东向陀螺漂移小外,在对准期间还要保证等效北向加速度计零偏也足够稳定。通过试验对加速度计斜坡零偏进行了建模、补偿,试验结果表明补偿后方位对准精度有明显提高。     

微机械惯性仪表的原理结构与制造技术

介绍了微机械惯性仪表（包括微机械陀螺仪、微机械加速度计及微惯性测量组合）在世界各国的进展，阐述了它们所采用的结构方案、电路原理以及制造工艺，比较了各种主要制造技术的优缺点，提出了在我国开展这一领域研究有实用前途的技术途径     

安装误差对单轴旋转对准精度影响分析

针对激光陀螺单轴旋转惯导系统初始对准问题,分析了影响初始对准精度的惯性器件误差参数,理论推导了陀螺安装误差对对准精度及加速度计零位估计的影响,并进行了仿真分析。仿真结果表明,陀螺安装误差直接带入失准角估计误差,并会引起等效加速度计零位估计误差,可通过标定陀螺安装误差提高对准精度。     

国外的一种新型机械陀螺仪

本文介绍一种独特的低成本双轴陀螺仪，这种陀螺仪具有调谐转子陀螺仪低噪声性能特征，但没有挠性支承系统，其设计集中了球形流体动压气体轴承和三轴永久磁铁直流换向转子和力矩器的优点，制成了动态范围大于10^-7的小型双轴陀螺仪，并且说明了设计结果和下一代低成本速率陀螺的性能数据。     

基于24位置的MEMS惯性传感器快速标定方法

针对微惯性测量单元原始输出信息受零偏、标度因数、非正交误差等误差项干扰影响测量精度的问题,提出一种无需借助高精度转台的MEMS IMU快速原位标定方案。在分析MEMS惯性传感器输出特性的基础上建立传感器误差模型,利用六面体夹具设计IMU 24位置连续转停标定方案,以重力及各次旋转角度为参考信息完成传感器误差标定。针对加速度计零偏、标度因数、非正交误差9个参数构造标定模型,采用牛顿法估计误差参数最优值,考虑陀螺仪零偏与标度因数6个误差参数,利用最小二乘法计算误差参数最优估值。分别进行加速度计、陀螺标定补偿实验,实验结果表明,提出的MEMS IMU快速原位标定方法能快速得到传感器误差参数,提高了输出数据精度。     

TJD-1型陀螺激光动平衡机介绍

陀螺仪是航空、航海、航天等运载工具上广泛应用的重要组件。随着科学技术和国防工业的发展，对陀螺仪提出了更高的要求。而陀螺转子是陀螺仪的基础元件，它的平衡精度将直接影响陀螺仪的准确度、稳定度和使用寿命。TJD-1型陀螺仪激光动平衡机就是为了提高陀螺转子的平衡精度和效率而研制的精平衡设备。     

基于MAA全温滞后模型的MEMS陀螺仪零偏补偿技术

微机电系统（MEMS）陀螺仪具有体积小、精度高、应用前景广等优点。由于惯性器件材料的热阻值、热应力差异，对应传感器输出会产生温度滞后效应，严重影响了陀螺仪零偏稳定性。针对传统陀螺仪温度误差补偿法适应性较差的问题，该文利用滑动平均算法（MAA），提出了一种温度滞后零偏补偿模型，在全温范围内对MEMS陀螺仪零偏进行补偿。实验结果表明，补偿后陀螺仪工作温度在-30~+90 ℃变化时，对应的零偏标准偏差从0.21 (°)/s降至0.02 (°)/s，零偏稳定性提升了近1个数量级。     

惯性平台系统的速率转动标定方法探讨

根据惯性测量装置实际工作过程的性质，采用速率转动方法对平台系统进行标定对对准，可能是一和有效的、完全自主的试验方法，按照试验过程，将待估参数作为状态矢量处理，用卡尔曼滤波方法进行递推估计，从而得出陀螺仪与加速度计的各项有关误差，按照选定的空间路径方案进行计算机仿真，结果满意的，可为以后实际平台试验应用时参考。     

MEMS运动传感器继续

运动感应器件实际上并不是什么新事物。自从上世纪五十年代开始,运动感应器件已在宇航和军用领域广泛用于导航应用。MEMS版本的加速度计和陀螺仪则是最近开发的新产品,可以极大地降低器件的成本和尺寸。与军用的高精度器件不同,MEMS型的加速度计和陀螺仪主要用于车载和很多消费类电子产品。或者更具体地说,从上世纪九十年代开始,MEMS加速度计已被作为碰撞传感器广泛用于轻型车的安全气囊。从该应用之后,很多产品都开始采用运动传感器件。最新同时也是最引人注目的例子是任天堂的Wii游戏控制器以及苹果公司的iPhone及iPod都采用了MEMS运动传感器。