全球首发！惯性导航导论（剑桥大学）第四部分

2024-06-02 01:08:56

3.2 MEMS Gyro Error Characteristics

在这一部分中，我们研究了MEMS陀螺仪中出现的误差，以及它们对集成的（方向）信号的影响。

3.2.1 Constant Bias

速率陀螺仪的偏置是陀螺仪在不经历任何旋转时的平均输出（即：输出从真实值的偏移量），单位为◦/h。恒定偏置误差，导致角误差随时间线性增长。

速率陀螺的恒定偏置误差可以通过对陀螺输出进行长期平均而不进行任何旋转来估计。一旦知道了偏差，通过简单地从输出中减去偏差来进行补偿就很简单了。

3.2.2 Thermo-Mechanical White Noise / Angle Random Walk

MEMS gyro的输出将受到一些热机械噪声的干扰，这些噪声的波动速率远大于传感器的采样速率。因此，从SEN获得的样品 SOR被一个白噪声序列扰动，它只是一个零均值不相关随机变量序列。在这种情况下，每个随机变量都是相同分布的，并且有一个有限方差

为了看看这个噪声对积分信号有什么影响，我们可以做一个简单的分析，在这个分析中我们假设用矩形规则来进行积分。令为白噪声序列中的第i个随机变量。Each Ni is identically distributed with mean E(Ni) = E(N) = 0 and fifinite variance Var(Ni) = Var(N) = σ2 .根据白色序列，所有。

利用矩形规则对白噪声信号在一个时间跨度进行积分的结果是

其中n是在此期间从设备接收的样本数，δt是连续样本之间的时间。使用标准公式和（其中a和b是常数，X和Y是随机变量），可以得出：

因此，噪声在综合信号中引入了一个零均值随机步进误差，其标准差正比于时间的平方根

由于我们通常对噪声如何影响集成信号感兴趣，所以制造商通常使用角度随机游走(ARW)测量来指定噪声单位

◦/√ h .例如，Honeywell GG5300的ARW测量为0.2◦/√h。这意味着1小时后，定位误差的标准偏差将为0.2◦， 2小时后√2·0.2 = 0.28◦以此类推。用于指定噪声的其他测量方法是功率谱密度（单位）和FFT噪声密度（单位）。各种不同的噪音规格之间可以使用下列等式进行转换：

有关角度随机游走和噪声规范的更多信息，请参见[3]。

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