一种应用于MEMS惯组的零偏长短期变化值测试方法技术

一种应用于MEMS惯组的零偏长短期变化值测试方法，步骤为：（1）获取MEMS惯组的原始输出数字量；（2）对原始输出数字量进行误差补偿；（3）获得MEMS惯组每一拍输出的角速度与加速度；（4）将MEMS惯组每一拍输出的角速度与加速度作为一组测试数据样本Xi，从固定时刻开始连续记录多组Xi，记录时长为t；（5）如果t≤40min，则利用全部Xi求取MEMS惯组的零偏短期变化值ΔXS，如果t＞40min，则求取MEMS惯组的零偏长期变化值ΔXL；（6）选取作为判断条件，当且仅当MEMS惯组的零偏短期变化值均小于J时，判定MEMS惯组的短期变化值满足要求；当且仅当MEMS惯组的零偏长期变化值均小于J时，判定MEMS惯组的长期变化值满足要求。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种应用于MEMS惯组的零偏长短期变化值测试方法，步骤为：（1）获取MEMS惯组的原始输出数字量；（2）对原始输出数字量进行误差补偿；（3）获得MEMS惯组每一拍输出的角速度与加速度；（4）将MEMS惯组每一拍输出的角速度与加速度作为一组测试数据样本Xi，从固定时刻开始连续记录多组Xi，记录时长为t；（5）如果t≤40min，则利用全部Xi求取MEMS惯组的零偏短期变化值ΔXS，如果t＞40min，则求取MEMS惯组的零偏长期变化值ΔXL；（6）选取作为判断条件，当且仅当MEMS惯组的零偏短期变化值均小于J时，判定MEMS惯组的短期变化值满足要求；当且仅当MEMS惯组的零偏长期变化值均小于J时，判定MEMS惯组的长期变化值满足要求。【专利说明】—种应用于MEMS惯组的零偏长短期变化值测试方法
本专利技术属于自动控制领域，涉及一种MEMS惯性测量组合的性能测试方法。
技术介绍
MEMS (Micro Electro Mechanical Systems,微机电系统)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至结构、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS惯组是指采用MEMS惯性器件(陀螺、加速度计)构建的惯性测量组合。MEMS惯组具有体积小、抗冲击、可靠性高、寿命长、成本低等特点，目前已开始在我国航天器上广泛采用。为了将MEMS惯组成功应用于航天型号产品，需要解决工程中的实际应用问题，并针对MEMS惯组的特性研究一套在系统中对其性能指标进行考核的方法。惯性器件的零偏是极为重要的性能指标之一。针对以往航天器上经常采用的惯性器件，已发布实施了多种不同的国军标进行性能指标测试。如:GJB2427激光陀螺仪测试方法、GJB2426A光纤陀螺仪测试方法、GJB2504石英挠性加速度计通用规范等，但是目前尚无针对MEMS陀螺与MEMS加速度计的通用测试规范及整体测试方法。此外，作为控制系统总体，需要对惯性器件及其外围辅助电路组成的惯性测量组合整体在系统中的工作情况进行量化测试，上述国军标均只能针对单只惯性器件(也称单表)测试，不能同时对陀螺与加速度计进行测试，并且每次测试只能检查单表的某项性能指标，不能同时对多项性能指标进行组合测试。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是:针对MEMS惯组零偏稳定性较差与器件精度较低的特点，提供了一种针对MEMS惯组零偏的短期变化值与长期变化值分别进行测试的方法，并根据单表的精度选择合适的判据，从而达到在系统中对MEMS惯组整机性能进行测试的目的。本专利技术的技术解决方案是:一种应用于MEMS惯组的零偏长短期变化值测试方法，包括如下步骤:(I)分别获取MEMS陀螺与MEMS加速度计的原始模拟量输出，经过模数转换后得到数字量；(2)分别对MEMS陀螺与MEMS加速度计的原始输出数字量进行误差补偿，其中:补偿MEMS陀螺误差的方法如下:【权利要求】1.一种应用于MEMS惯组的零偏长短期变化值测试方法，其特征在于包括如下步骤: (1)分别获取MEMS陀螺与MEMS加速度计的原始模拟量输出，经过模数转换后得到数字量; (2)分别对MEMS陀螺与MEMS加速度计的原始输出数字量进行误差补偿，其中: 补偿MEMS陀螺误差的方法如下: 【文档编号】G01C25/00GK103954304SQ201410216044【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日 【专利技术者】杨静, 沈利华, 蔡燕斌, 石磊, 赵博 申请人:北京航天自动控制研究所, 中国运载火箭技术研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于MEMS惯组的零偏长短期变化值测试方法，其特征在于包括如下步骤：（1）分别获取MEMS陀螺与MEMS加速度计的原始模拟量输出，经过模数转换后得到数字量；（2）分别对MEMS陀螺与MEMS加速度计的原始输出数字量进行误差补偿，其中：补偿MEMS陀螺误差的方法如下：θ·x1θ·y1θ·z1DxxDxyDxzDyxDyyDyzDzxDzyDzzΔθx1Δθy1Δθz1-D0xD0yD0z]]>其中，Δθx1,Δθy1,Δθz1为从MEMS陀螺串口输出的三个方向数字量，D0x,D0y,D0z为MEMS陀螺的零次项系数，Dxx,Dyy,Dzz为MEMS陀螺的刻度因子，Dxy,Dxz,Dyx,Dyz,Dzx,Dzy为MEMS陀螺的安装误差，分别为与Δθx1,Δθy1,Δθz1对应的补偿后的MEMS陀螺三个方向的数字量；补偿MEMS加速度计误差的方法如下：W·x1W·y1W·z1KxxKxyKxzKyxKyyKyzKzxKzyKzzΔWx1ΔWy1ΔθWz1-K0xK0yK0z]]>其中，ΔWx1,ΔWy1,ΔWz1为从MEMS加速度计串口输出的三个方向数字量，K0x,K0y,K0z为MEMS加速度计的零次项系数，Kxx,Kyy,Kzz为MEMS加速度计的刻度因子，Kxy,Kxz,Kyx,Kyz,Kzx,Kzy为MEMS加速度计的安装误差，分别为与ΔWx1,ΔWy1,ΔWz1对应的补偿后的MEMS加速度计三个方向的数字量；（3）对步骤（2）得到的补偿后的数字量进行处理，获得MEMS惯组每一拍输出的角速度ω与加速度A，其中：ω=ωx2+ωy2+ωz2,A=Ax2+Ay2+Az2]]>ωx=θ·x1·τωy=θ·y1·τωz=θ·z1·τ,Ax=W·x1·τAy=W·y1Az=W·z1·τ·τ]]>τ为MEMS惯组的更新时间；（4）将MEMS惯组每一拍输出的角速度ω与加速度A作为一组测试数据样本Xi，从固定时刻开始，连续记录多组Xi，记录时长为t；（5）如果t≤40min，则利用全部测试数据样本分别求取MEMS陀螺和MEMS加速度计的零偏短期变化值ΔXS，如果t＞40min，则利用全部测试数据样本分别求取MEMS陀螺和MEMS加速度计的零偏长期变化值ΔXL；MEMS陀螺和MEMS加速度计的零偏短期变化值ΔXS计算方法相同，而MEMS陀螺和MEMS加速度计的零偏长期变化值ΔXL计算方法也相同，其中：零偏短期变化值ΔXS的计算方法为：按10s为步长对Xi求取均值，得到数据序列从记录数据2min后的第一个10s均值开始，求取每个10s均值与前一个临近2min数据均值的差值，记为则差值序列绝对值中的最大值即为ΔXS；零偏长期变化值ΔXL的计算方法为：按20min为步长对Xi求取均值，得到数据序列从记录数据第2个20min均值开始，求取每个20min均值与前一个临近20min均值的差值，记为则差值序列绝对值中的最大值即为ΔXL；（6）选取作为判断条件，其中Bs为MEMS陀螺或者MEMS加速度计的零偏稳定性，Br为MEMS陀螺或者MEMS加速度计的零偏重复性，当且仅当步骤（5）中获取的MEMS陀螺的零偏短期变化值和MEMS加速度计的零偏短期变化值均小于J时，判定MEMS惯组的短期变化值满足要求；或者当且仅当MEMS陀螺的零偏长期变化值和MEMS加速度计的零偏长期变化值均小于J时，判定MEMS惯组的长期变化值满足要求。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨静，沈利华，蔡燕斌，石磊，赵博，
申请(专利权)人：北京航天自动控制研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11