陈　瑜，张铁民

(1．华南农业大学工程学院，广东广州　510642；2．机器人学国家重点实验室　中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳　110016)

0　引言

目前，MEMS微陀螺及微加速度计等微惯性测量元件得到了巨大的发展。MEMS陀螺仪因其具有体积小、重量轻、可靠性高、测量范围大、成本低和适应环境能力强等优点，使其在姿态测控、武器制导、惯性导航、汽车电子等现代军事及民用领域内发挥着越来越重要的作用[1-2]。

该课题组正在研究设计一套应用于高地隙农业移动作业平台的自动导航系统，为了实现系统的小型化，低成本，并具有较高的精度，因此设计了基于图像处理系统、STM32单片机和MEMS器件的图像/INS(惯性导航系统)组合导航系统。图像/INS组合导航系统的性能依赖采集的图像质量和处理速度，当图像信号受到干扰或处理时延较大时则取决于INS误差的校正预测值。位置和速度误差主要由传感器的常值漂移、刻度因子误差、未对准角和传感器噪声决定。因此，在使用IMU(惯性测量单元)之前对其进行精确的标定过程是非常必要的[3-4]。

由于各种干扰因素引起的误差会影响MEMS陀螺仪的工作精度，所以MEMS陀螺仪在使用前必须建立合理的误差数学模型，并对其误差系数进行实验标定，以设计准确的系统误差补偿方法，提高传感器的精度。

1　MEMS陀螺仪标定原理及数学模型

根据捷联惯导系统解算模型的要求，陀螺仪的3个敏感轴X、Y、Z方向应互相垂直，用于敏感空间中X、Y、Z3个方向的角速度。然而由于MEMS陀螺仪工作原理的特殊性，以及安装误差角的存在，微陀螺敏感轴X、Y、Z实际上构成的是非正交坐标系，这给角速度的测量带来误差。……