IMU- это комбинация датчиков, используемых для измерения состояния движения объекта, в основном состоящая из гироскопа и акселерометра. IMU обычно используется в навигации, управлении положением, отслеживании движения и других областях. Измеряя угловую скорость и ускорение объекта по трем осям, он может рассчитать положение объекта, его скорость и другую информацию. Погрешность MEMS-IMU часто требует калибровки, что также важно. Тогда ее погрешность можно разделить на систематическую и случайную ошибки. Систематические ошибки можно устранить с помощью калибровки датчика, в то время как случайные ошибки можно понимать как степень колебания и смещения нулевого смещения. Обычно предполагается, что шум нулевого смещения недорогих MEMS-IMU подчиняется гауссову распределению. Моделирование и компенсация систематических и случайных ошибок в настоящее время является важным направлением исследований.
Системные ошибки могут быть устранены с помощью аппаратной калибровки и программной компенсации. При аппаратной калибровке обычно используется профессиональное калибровочное оборудование для калибровки IMU, измерения выходных данных каждого датчика и построения калибровочной кривой, чтобы при последующем использовании можно было скорректировать выходные данные на основе калибровочной кривой. Программная компенсация использует алгоритмы для коррекции выходных данных датчика, такие как использование фильтра Калмана для оценки состояния и компенсации ошибок на выходе IMU.
Для устранения случайных ошибок можно использовать технологию температурной компенсации. Поскольку температура влияет на производительность MEMS-датчиков, изучение влияния температуры на выходные данные датчика и его компенсация являются важной технологией. В настоящее время распространенные технологии температурной компенсации включают компенсацию с помощью нейронной сети, компенсацию с помощью метода опорных векторов и компенсацию полиномиальной подгонки. Эти технологии собирают выходные данные датчика при различных температурах, создают математическую модель температуры и выходных данных датчика и корректируют выходные данные датчика в режиме реального времени, чтобы уменьшить влияние температуры на работу датчика.Кроме того, для дальнейшего повышения производительности MEMS-IMU, метод функции передачи ошибок также может быть использован для моделирования и компенсации ошибки IMU. Этот метод анализирует функцию передачи ошибок IMU, создает математическую модель функции передачи ошибок и компенсирует выходные данные IMU в соответствии с моделью.Этот метод позволяет более полно учесть влияние различных факторов на производительность IMU, тем самым более точно оценить производительность IMU и произвести компенсацию. В этой статье речь пойдет о моделировании ошибок MEMS IMU и технологии температурной компенсации MEMS IMU.
1.MEMS IMU моделирование ошибок
Моделирование ошибок MEMS IMU (инерциального измерительного устройства) в основном сосредоточено на количественном описании различных источников ошибок в IMU. Эти источники ошибок в основном включают ошибку масштабного коэффициента, ошибку перекрестной связи, нестабильность смещения нуля и т.д.Погрешность масштабного коэффициента и погрешность перекрестной связи могут быть выражены в матричной форме и связаны со спектром шумов гироскопа и акселерометра.Со временем эти погрешности в среднем сводятся к нулю, но любая асимметрия или нелинейность масштабного коэффициента и погрешность перекрестной связи будут составлять часть погрешности вибрации и не будут компенсировать друг друга с течением времени.
Кроме того, случайные ошибки также являются важным источником ошибок MEMS IMU, в основном это шум квантования, случайное блуждание по углу (скорости), нестабильность смещения, случайное блуждание по угловой скорости (ускорению) и скачок скорости и т.д. Среди них случайное блуждание по углу (скорости) и нестабильность нулевого смещения являются основными проявлениями MEMS IMU.Для уменьшения этих ошибок могут использоваться различные методы компенсации. Например, системные ошибки устраняются с помощью аппаратной калибровки и программной компенсации, а влияние случайных ошибок снижается с помощью технологии температурной компенсации. Технология температурной компенсации позволяет собирать выходные данные датчика при различных температурах, создавать математическую модель температуры и выходных данных датчика и компенсировать выходные данные датчика в режиме реального времени на основе этой модели.
Кроме того, метод функции передачи ошибок также может быть использован для моделирования ошибок MEMS IMU. Путем анализа функции передачи ошибок IMU создается математическая модель функции передачи ошибок, и выходные данные IMU компенсируются на основе модели. Этот метод позволяет более полно учитывать влияние различных факторов на производительность IMU, тем самым более точно оценивая производительность IMU и производя компенсацию.
В целом, моделирование ошибок MEMS IMU - это сложный процесс, который требует всестороннего учета множества факторов и методов. Благодаря глубокому пониманию и исследованию характеристик датчиков, постоянной оптимизации алгоритмов компенсации и совершенствованию производственных процессов можно повысить производительность и надежность MEMS IMU, обеспечивая важную техническую поддержку для разработки и применения систем навигации, позиционирования, контроля ориентации и других областей.
2.MEMS IMU технология температурной компенсации
Технология температурной компенсации MEMS IMU в основном изучает влияние температуры на работу датчика и использует соответствующие методы для уменьшения этого влияния. Ниже приведены несколько распространенных методов температурной компенсации:
2.1 Аппаратная калибровка и компенсация: При калибровке IMU в процессе производства измеряется выходной сигнал каждого датчика и строится калибровочная кривая. При фактическом использовании выходной сигнал IMU корректируется в соответствии с калибровочной кривой, чтобы уменьшить влияние температуры на работу датчика.
2.2Создайте математическую модель: Собрав выходные данные датчика при различных температурах, создайте математическую модель температуры и выходных данных датчика. Эта модель используется для компенсации выходных данных датчика в режиме реального времени, чтобы уменьшить влияние температуры на работу датчика. Распространенные математические модели включают полиномиальную подгонку, линейную регрессию и нейронные сети.
2.3 Функция передачи ошибок: Путем анализа функции передачи ошибок IMU создается математическая модель функции передачи ошибок. Компенсация выходных данных IMU на основе этой модели позволяет более полно учитывать влияние различных факторов на производительность IMU, тем самым более точно оценивая выходные данные IMU и выполняя компенсацию.
2.4 Динамическая настройка: В некоторых случаях влияние температуры на работу датчика можно уменьшить, динамически регулируя рабочие параметры IMU. Например, регулируя такие параметры, как частота дискретизации и коэффициент усиления, можно повысить стабильность работы IMU при различных температурах.
Таким образом, технология температурной компенсации для MEMS IMU требует выбора подходящего метода в зависимости от конкретной ситуации. Благодаря глубокому пониманию и исследованию характеристик датчиков, постоянной оптимизации алгоритмов компенсации и совершенствованию производственных процессов,производительность и надежность MEMS IMU могут быть улучшены, что обеспечивает важную техническую поддержку для разработки и применения систем навигации, определения местоположения, контроля ориентации и других областей.
Подводить итоги
В целом, исследования по моделированию ошибок IMU и технологии температурной компенсации на основе MEMS являются важным направлением исследований. Благодаря углубленному изучению источников ошибок и характеристик MEMS-IMU и использованию соответствующих методов калибровки и компенсации для уменьшения влияния ошибок можно повысить производительность и надежность MEMS-IMU, предоставляя информацию для разработки и применения в навигации, позиционировании, управлении ориентацией и других областях. Важная техническая поддержка. Как компания, занимающаяся независимыми исследованиями инерциальных систем, ERICCO провела углубленные исследования в области MEMS IMU. Например, навигационные приборы ER-MIMU-01 и ER-MIMU-02 могут самостоятельно определять направление на север, а встроенные гироскопы и акселерометры также отличаются высокой точностью. Если вы заинтересованы в нашем IMU, пожалуйста, перейдите по ссылке на статью ниже, чтобы узнать больше.