一种阵列式MEMS陀螺仪高精度数据融合方法技术

本发明专利技术提出一种阵列式MEMS陀螺仪高精度数据融合方法，该方法采用基于改进卡尔曼滤波的多级分布式数据融合技术，在多传感器数据进入融合中心前，设计第一级卡尔曼滤波器对各个传感器进行局部最优估计，获取阵列中单个陀螺的第一级估计值，再将处理后的信息送入第二级融合中心进行处理，最终获取优化后的高精度的角速度输出值。同时，在卡尔曼滤波过程中利用滤波增益的稳态值进行角速度的估计，避免了每步对增益和均方差的计算，优化处理过程的复杂度和运算量，更利于陀螺阵列的实时处理。本方法对于降低MEMS陀螺仪随机误差并提高MEMS陀螺仪检测精度有显著效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于传感器，尤其涉及一种阵列式mems陀螺仪高精度数据融合方法。

技术介绍

1、微机械陀螺仪(mems陀螺仪)是一种高技术产品，是当代微机械电子系统(mems)领域特别重要的分支之一，它基于微机械加工制造技术生产的，其工作原理是借助科氏力效应，将外部旋转运动转化为陀螺仪内部极板的相对位移。相较于机械陀螺仪及光学陀螺仪，mems陀螺仪包含以下突出特点：(1)体积小，质量轻。mems技术是对微米/纳米材料进行规划、制造、完善、测量与支配的高新
，故mems陀螺仪体积可达到微米/纳米数量级，方便与其他功能芯片进行集成，可直接嵌入到具有主控功能的电路板。(2)高可靠性。由于在制造过程中选取了耐用性高和抗冲击力强的材料，且采取了集成手段，在大多数情况下mems陀螺仪均能正常工作，发挥其功能特性。(3)制造成本低。高精度光学陀螺因制造材料难以获取导致成本高昂，而mems陀螺仪制造使用硅等廉价基础材料，普遍在千元以下，最低数元，在军事设备需求与民用领域等方面都可满足大批量生产，适用性广。

2、mems陀螺仪凭借上述多项显著、独特的优势，在惯性本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种阵列式MEMS陀螺仪高精度数据融合方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种阵列式MEMS陀螺仪高精度数据融合方法，其特征在于，所述步骤(1)中测量同一角速度信号，具体为：采用将若干个MEMS陀螺仪分成两两一组，且同组内MEMS陀螺仪沿敏感轴方向相反安装的形式构建阵列陀螺并进行角速度检测；同组内两个陀螺仪输出端分别接入差分输入A/D转换芯片的正负输入端，经A/D转换得到阵列中每组陀螺的角速度测量值y1(t)，y2(t)，y3(t)，…，yN(t)。

3.根据权利要求1所述的一种阵列式MEMS陀螺仪高精度数据融合方法，其特征在于，所述步骤...

【技术特征摘要】

1.一种阵列式mems陀螺仪高精度数据融合方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种阵列式mems陀螺仪高精度数据融合方法，其特征在于，所述步骤(1)中测量同一角速度信号，具体为：采用将若干个mems陀螺仪分成两两一组，且同组内mems陀螺仪沿敏感轴方向相反安装的形式构建阵列陀螺并进行角速度检测；同组内两个陀螺仪输出端分别接入差分输入a/d转换芯片的正负输入端，经a/d转换得到阵列中每组陀螺的角速度测量值y1(t)，y2(t)，y3(t)，…，yn(t)。

3.根据权利要求1所述的一种阵列式mems陀螺仪高精度数据融合方法，其特征在于，所述步骤(3)中的误差建模是基于对mems陀螺仪信号特征和主要误差源的分析，选择随机游走模型对mems陀螺仪进行误差建模并推广至阵列形式，其中噪声部分包括角度随机游走噪声arw与速率随机游走噪声rrw；对于单个mems陀螺仪的随机游走误差模型为：

4.根据权利要求1所述的一种阵列式mems陀螺仪高精度数据融合方法，其特征在于，所述步骤(3)中采用速率随机游走和真实角速度构建系统状态量，具体为：

5.根据权利要求1所述的一种阵列式mems陀螺仪高精度数据融合方法，其特征在于，所述步骤(4)利用离散化处理的获得的结果对阵列中各个陀螺进行卡尔曼滤波计算；对状态量xi,k做递推估计，定义速率提取向量e，提取获得各个陀螺的第一级卡尔曼滤波结果；具体为：利用获得的系统量测序列yk，量测矩阵hk，卡尔曼滤波的一步转移矩阵φk,k-1，系统噪声驱动矩阵γk-1，系统噪声离散化协方差矩阵qk，量测噪声离散化协方差阵rk，按递推计算流程对阵列中各个陀螺进行卡尔曼滤波计...

【专利技术属性】
技术研发人员：金文光，张一帆，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：