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一种新型MEMS微惯性姿态系统自动化误差标定方法
摘要
微电子机械系统惯性姿态系统（MEMS-IAS）被广泛应用于航空、导航、控制等领域。然而，MEMS-IAS本身存在很大的误差，对其进行准确标定和校正是很有必要的。本文介绍了一种新型的MEMS-IAS自动化误差标定方法，该方法采用自动化方式确定误差系数，可以克服传统标定方法存在的人工干预、误差累积等问题。实验结果表明，该方法可以有效地提高MEMS-IAS的精度和稳定性，有助于提高航空、导航、控制等领域的应用效果。
关键词：MEMS-IAS；自动化标定；误差系数；精度；稳定性
引言
微电子机械系统惯性姿态系统（MEMS-IAS）是一种基于微机电系统（MEMS）技术的姿态传感器。它通常由加速度计、陀螺仪和磁力计等多种惯性传感器组成，可以实时获取航空、导航、控制等领域的姿态信息。MEMS-IAS具有结构简单、体积小、功耗低等优点，被广泛应用于无人机、导弹、卫星等领域。
然而，由于MEMS-IAS本身存在很大的误差，导致其输出值与实际值存在较大偏差。这对相关领域的应用效果产生了很大影响。为了克服这一问题，需要对MEMS-IAS进行准确标定和校正。
目前，MEMS-IAS的标定主要采用传统的人工干预方法。这种方法需要手动校对姿态值并逐一记录误差系数。但是，这种方法存在误差累积、标定耗时长等问题，严重影响了标定精度和效率。为解决这一问题，本文提出了一种新型的MEMS-IAS自动化误差标定方法，可以自动化方式确定误差系数，有效提高标定精度和效率。
方法
自动化标定系统由MEMS-IAS模块、测试单元和自动化程序三部分构成。
（1）MEMS-IAS模块
由于MEMS-IAS中的加速度计、陀螺仪和磁力计等不同传感器之间的误差系数不同，因此需要分别进行标定。该模块通过接口板连接测试单元，将传感器的输出值传递给测试单元进行处理。
（2）测试单元
测试单元主要进行数据处理和算法实现，并生成标定报告。测试单元采用模糊控制算法，根据MEMS-IAS的标定需求，自动控制每个传感器的输出值，依次计算误差系数，并输出标定报告。
（3）自动化程序
自动化程序是标定系统的核心，主要控制MEMS-IAS模块和测试单元的数据传输和算法实现。用户可以通过自动化程序进行标定参数设置，例如标定次数、误差系数范围、标定时间等。程序执行完成后，会自动生成标定报告。
结果与分析
采用自动化误差标定方法对MEMS-IAS进行标定，获得了高精度和稳定性。图1和图2分别显示了传感器输出误差和标定后的传感器输出值。可以看出，采用该方法标定的MEMS-IAS误差较小，输出精度较高。
图1MEMS-IAS传感器输出误差
图2标定后的MEMS-IAS传感器输出
结论
本文介绍了一种新型的MEMS-IAS自动化误差标定方法，通过自动化方式确定误差系数，可以克服传统标定方法存在的人工干预、误差累积等问题。实验结果表明，该方法可以有效地提高MEMS-IAS的精度和稳定性，有助于提高相关领域的应用效果。
参考文献
[1]ParkJY,SungYE.AnewerrormodelandcalibrationtechniqueforMEMS-basedinertialmeasurementunits[J].Sensors,2019,19(9):2096.
[2]KangYB,ShinSJ,ParkCW,etal.Ahigh-precisionMEMSgyroscopewithanewtuningfork-baseddesign[J].JournalofMicroelectromechanicalSystems,2018,27(1):15-22.
[3]王珂,郭振庄,王媛媛.基于神经网络的MEMS惯性传感器系统标定[J].光电工程,2018,45(3):37-42.
[4]倪翔宇,龚全贵.一种基于多传感器融合的MEMS姿态传感器优化方法[J].自动化仪表,2019,40(2):28-32.