刘小利，于 翔

（中国电子科技集团公司 第十三研究所，河北 石家庄 050051）

微惯性测量组合（MIMU）是近年来惯性技术的一个发展方向，它具备集成度高、成本比较低、小型化、高可靠性、可生产性极强和环境适应性强的特点，在精确制导、姿态控制、自动驾驶、汽车导航等领域得到了广泛的应用[1]，但是其不足也很明显，那就是准确度偏低。因此，研究怎样减小系统误差，提升MIMU 精度指标便成为了微惯性测量组合学科内的一个热门研究方向。传统认识中，首先从设备精度、加工工艺、结构设计、材料选择上进行器件优化；还有一种方法是建立合理的误差模型，通过标定补偿的方法提高系统测量精度[9]。前者具有周期长，投入大的特点，因此通过算法补偿来提高系统精度对工程应用人员来说是切实有效的方法之一。本文介绍了MIMU 的组成结构，分析了MIMU 的误差来源，针对误差的主要来源进行了建模分析，并进行了试验验证。

1.MIMU 的组成结构及误差来源

微惯性测量组合（MIMU）由微机械陀螺及微加速度计组合而成，如图1 所示。它由三个MEMS 加速度计和三个MEMS 陀螺组成，其敏感轴两两垂直相互正交，分别敏感X、Y、Z 三个方向的加速度和角速率。其中，加速度的输出为ax、ay、az，角速率的输出为wx、wy、wz。微惯性测量组合（MIMU）的误差来源大致分为两大类，一类源自MEMS 惯性器件本身，另一种源自多轴集成工艺[9]。MIMU的主要误差分类如图2 所示。

图1 MIMU 组成结构示意图

图2 MIMU 误差组成

2.微惯性测量组合的数学标定模型

2.1 微陀螺仪的输出数学模型

陀螺各轴输出的数字量模型见式（2.1）：