【摘 要】
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近年来,MEMS加速度计因其体积小、重量轻、功耗低、可靠性强等优点被广泛应用于我们的日常生活中,但是MEMS加速度计一直存在着输出数据精度较低的缺点,因此,提高MEMS加速度计的精度具有非常重要的现实意义。本文针对MEMS加速度计量测精度较低的问题,设计并搭建了一整套标定系统,并着重研究解决了MEMS加速度计的确定性误差和随机性误差。完成的工作内容主要如下:（1）针对MEMS加速度计标定系统进行总
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近年来,MEMS加速度计因其体积小、重量轻、功耗低、可靠性强等优点被广泛应用于我们的日常生活中,但是MEMS加速度计一直存在着输出数据精度较低的缺点,因此,提高MEMS加速度计的精度具有非常重要的现实意义。本文针对MEMS加速度计量测精度较低的问题,设计并搭建了一整套标定系统,并着重研究解决了MEMS加速度计的确定性误差和随机性误差。完成的工作内容主要如下:（1）针对MEMS加速度计标定系统进行总体设计,并对惯性单元ADIS16488A,角度传感器等组成器件进行选型。（2）基于C#和WPF语言完成了标定系统的上位机软件设计,研究学习了3D矩阵变换和WPF3D相关知识,并通过3Dmax完成了对三轴转台的精确建模,可通过软件前端界面的操作实现转台模型三维旋转的精密控制。（3）完成标定系统下位机部分的硬件电路设计,进行PCB制版和相关电子元器件的焊接与测试工作。（4）使用Keil5完成对标定系统相关驱动程序的设计与实现,包括SD卡的驱动,惯性单元的驱动等。实现wifi模块中wifi通信参数的自动配置以及三轴转台的标定和自动标定过程控制,完成系统上位机与下位机部分的总体调试。（5）将静态六位置法用于确定性误差的补偿,分析MEMS加速度计的确定性误差来源并建立误差模型,将采集到的输出数据用来求解模型的误差系数,然后代入到误差补偿模型中。补偿后十八个位置的输出数据精度相比补偿前至少有0.03个g的提高。（6）将时间序列分析法用于随机性误差的补偿,使用卡尔曼滤波进行误差降噪,利用Allan方差法分析MEMS加速度计的误差噪声源。从滤波前后的结果可知,基于时间序列模型的滤波器可有效降低MEMS加速度计的随机噪声,其中加速度随机游走相比滤波前减少了约92%,速度随机游走减少了10%。
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