王新龙 李 娜

（北京航空航天大学 宇航学院，北京 100191）

MEMS 陀螺随机误差的建模与分析

王新龙 李 娜

（北京航空航天大学 宇航学院，北京 100191）

为了更全面地了解微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems）陀螺仪的随机漂移误差随时间变化的特性，利用动态Allan方差分析法对MEMS陀螺仪输出信号特性进行了全面分析.首先介绍了Allan方差和动态Allan方差分析法原理，然后分别利用Allan方差分析法和动态Allan方差分析法对MEMS陀螺仪的实测数据进行了特性研究与性能分析.研究结果表明:速率斜坡、量化噪声和速率随机游走是MEMS陀螺的主要随机噪声，并且MEMS陀螺的随机漂移具有随时间变化的不稳定性.动态Allan方差不仅可以分离和辨识出MEMS陀螺的主要随机误差源，而且可以跟踪和描述信号随时间变化的稳定性，因此动态Allan方差较经典Allan方差分析法能够更全面地表征MEMS陀螺仪的性能.

MEMS陀螺;漂移误差;Allan方差;动态Allan方差

与传统陀螺仪相比，微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems）陀螺仪具有体积小、重量轻、成本低、抗冲击、可靠性高等优点，在低成本导航系统中获得了越来越广泛的应用.但MEMS陀螺仪的精度相对较低，这极大地限制了其应用范围.因此，如何补偿MEMS陀螺仪的漂移误差以提高陀螺仪的测量精度，已成为MEMS陀螺仪研究工作的重点之一.

陀螺仪漂移一般分为确定性漂移和随机漂移两部分，确定性漂移通过陀螺测试和标定试验加以补偿.随机漂移是无规律且随时间变化的，一般方法是通过建立陀螺的时间序列随机漂移模型，然……