基于MEMS傳感器的物體運動參數(shù)解算誤差分析及傳感器適用性研究.pdf

1、MEMS傳感器價格低廉、尺寸小、質(zhì)量輕，在電子消費產(chǎn)品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但其缺點是精度低，穩(wěn)定性差，限制了其應(yīng)用范圍。傳感器本身制造工藝以及長時間的積分累積誤差和陀螺漂移的存在等因素，使得MEMS傳感器在測量方法精度無法滿足要求。如何使用此類MEMS傳感器，如何提高傳感器精度及誤差分析補償是本文的主要研究目標。實驗中使用的MEMS傳感器是集三軸加速度計和三軸陀螺于一體、低成本和低精度的數(shù)字傳感器。
　　為初步探究傳感器性能，提高傳感

2、器測量精度，運用實驗加仿真的方式對比分析該問題。在完備的數(shù)字采集系統(tǒng)和成熟的軌跡解算方法的前提下，本文首先進行了轉(zhuǎn)臺畫圓實驗，通過描繪運動軌跡，與已知圓軌跡對比分析，初步了解該傳感器的性能。用MATLAB仿真還原轉(zhuǎn)臺實驗過程，用同樣的解算方法得到了圓的軌跡。仿真結(jié)果表明了該算法是正確的;同時對比實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)該傳感器無法在長時間內(nèi)準確測量運動體的位置信息。在算法正確的前提下，提高傳感器測量數(shù)據(jù)的準確性。對于傳感器本身，由于批量化生產(chǎn)，廠

3、家給出統(tǒng)一的技術(shù)指標。其次，論文提出對單片的加速度計的技術(shù)指標參數(shù):零偏和標度因子進行校準和補償，提出一種基于六姿態(tài)模型的加速度計校準方法。由于靜止時重力加速度在三軸的分量即為加速度傳感器各軸輸出，據(jù)此原理建立誤差模型，利用算法對其零偏和標度因子進行校準。經(jīng)實驗驗證:該校準方法無需借助高精度轉(zhuǎn)臺等設(shè)備，就可實現(xiàn)加速度傳感器的快速校準。相比廠家所給相關(guān)技術(shù)指標，其精度有所提高。最后，為進一步研究傳感器使用時的約束條件，通過仿真的方式，從理