Технологические подходы к устранению смещения нуля МЭМС гироскопов в составе гироинерциального блока

Авторы

Крылов А. А.^*, Корниюк Д. В.^**

Государственный научно-исследовательский институт приборостроения, проспект Мира, 125, Москва, 129226, Россия

*e-mail: akril91@rambler.ru
**e-mail: Dmitry6170@mail.ru

Аннотация

В работе описаны физические особенности происхождения смещения нуля. Представлен способ разделения смещения нуля МЭМС на составляющие. Приведен обзор известных способов компенсации дрейфа нуля микромеханических гироскопов. Описан алгоритм аппроксимации дрейфа нуля кусочно-линейными функциями. Рассмотрен способ автоматического нахождения точек для этих функций.

Ключевые слова

микромеханические гироскопы, калибровка гироинерциальных блоков, дрейф нуля, смещение нуля

Библиографический список

1. Вторушин С.Е., Аршинова А.А., Нестеренко Т.Г. Температурный дрейф собственных частот микромеханического гироскопа // Вестник науки Сибири. 2014. № 1(11). С. 3 – 5.

2. Корниюк Д.В., Крылов А.А.. Технологические подходы к устранению нелинейности масштабного коэффициента при настройке МЭМС гироскопов // «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики». Тезисы докладов. (Москва, 14-18 ноября 2016) – М.: Изд-во МАИ, 2016. С. 315 – 317.

3. Fontanella R., Accardo D., Caricati E., Cimmino S., De Simone D. An Extensive Analysis for the Use of Back Propagation Neural Networks to Perform the Calibration of MEMS Gyro Bias Thermal Drift // IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium (PLANS 2016), 11 – 14 April 2016, pp. 672 – 680.

4. Попова И.В., Лестев А.М., Семенов А.А., Иванов В.А., Ракитянский О.И., Бурцев В.А. Капсулированные микромеханические гироскопы и акселерометры для систем навигации и управления // Гироскопия и навигация. 2008. № 3(62). С. 27 – 36.

5. Евстафьев С.Д., Ракитянский О.И., Северов Л.А., Семенов А.А. Калибровка информационных характеристик микромеханического гироскопа // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. № 7. С. 167 – 172.

6. Веремеенко К.К., Галай И.А. Разработка алгоритма калибровки инерциальной навигационной системы на двухосном испытательном стенде // Труды МАИ. 2013. № 63. URI: http://trudymai.ru/published.php?ID=36139

7. Krijnen B., Brouwer D.M., Abelmann L., Herder J.L. Vacuum behavior and control of a MEMS stage with integrated thermal displacement sensor // Sensors & Actuators: A. Physical, 2016, doi: 10.1016/j.sna.2015.09.005.

8. E.J. Ng, Vu A. Hong, Y. Yang, C. Hyuck Ahn, Camille L.M. Everhart, and Thomas W. Kenny. Temperature Dependence of the Elastic Constants of Doped Silicon // Journal of microelectromechanical systems, June 2015, vol. 24, no. 3, pp. 730 – 741.

9. Лысенко И.Е. Влияние температурных и технологических погрешностей на динамику трехосевого микромеханического гироскопа // Гироскопия и навигация. 2006. № 2(53). C. 91 – 92.

10. Джашитов В.Э., Панкратов В.М., Лестев А.М., Попова И.В. Расчет температурных и технологических погрешностей микромеханических гироскопов // Микросистемная техника. 2001. № 3. С. 2 – 10.

11. Барулина М.А., Джашитов В.Э. Автоматизированная система расчета динамических параметров микромеханических гироскопов // V конференция молодых ученых «Навигация и управление движением». Сборник трудов. (Санкт-Петербург, 13 марта-30 октября 2003) – Спб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2003. С. 71 – 79.

12. Prikhodko I.P., Trusov A.A., Shkel A.M. Compensation of Drifts in High-Q MEMS Gyroscopes Using Temperature Self-Sensing // Sensors & Actuators: A. Physical, 2013, vol. 201, pp. 517 – 524.

13. Gulmammadov F. Analysis, modeling and compensation of bias drift in MEMS inertial sensors // 4th International Conference on Recent Advances in Space Technologies, 2009, doi:10.1109/rast.2009.5158260

14. Мишин А.Ю., Кирюшин Е.Ю., Обухов А.И., Гурлов Д.В. Малогабаритная комплексная навигационная система на микромеханических датчиках // Труды МАИ. 2013. № 70. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=44533

15. J. Du, C. Gerdtman, M. Lindén. Signal Quality Improvement Algorithms for MEMS Gyroscope-Based Human Motion Analysis Systems: A Systematic Review // Sensors, 2018, vol. 18, issue 4, pp. 1123, doi: 10.3390/s18041123

16. Feng Y., Li X., Zhang X. An Adaptive Compensation Algorithm for Temperature Drift of Micro-Electro-Mechanical Systems Gyroscopes Using a Strong Tracking Kalman Filter // Sensors, 2015, vol. 15(5), pp. 11222 – 11238, doi.org/10.3390/s150511222

17. Ломакин М.А. Особенности построения модели погрешности микроэлектромеханических датчиков при решении навигационной задачи // Инженерный вестник Дона. 2014. № 2 (29). С. 84.

18. Пазычев Д.Б. Температурная калибровка бесплатформенной инерциальной навигационной системы, построенной на базе микромеханических чувствительных элементов // Наука и образование. 2011. № 1. С. 9 – 12.

19. Шаймарданов И.Х. Метод калибровки бесплатформенной инерциальной навигационной системы на микромеханических акселерометрах и гироскопах // XIII конференция молодых ученых «Навигация и управление движением» – М.: Изд-во Интернавигация, 2011. – 48 с.

20. Yang H., Zhou B., Wang L., Xing H., Zhang R. A Novel Tri-Axial MEMS Gyroscope Calibration Method over a Full Temperature Range // Sensors, 2018, vol. 18 (9), pp. 3004, doi.org/10.3390/s18093004

Скачать статью