MEMS惯性器件的精度指标-加速度计- 大数跨境

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MEMS惯性器件的精度指标-加速度计

利科夫惯性导航

2024-08-05

加速度计指标

书接上文MEMS惯性器件的精度指标

看完了陀螺的精度指标，我们再来简单看一下加速度计：

Dynamic Range：加速度计量程是8g，如果需要更大量程的可以用ADIS16467，量程40g。

Sensitivity：与陀螺类似，这里的灵敏度是指加速度计标度因子的名义值。这里给出的是高分辨率模式下的（32-bit）。

Repeatability：标度因子重复性，0.2%（千分之二）还可以。

Error over Temperature：标度因子的全温误差，0.1%（千分之一）算是比较小了。

Misalignment Error：加速度计三轴之间的非正交性，0.05 deg可以换算成0.001弧度（千分之一），不算大。

Nonlinearity：加速度计非线性，2g范围内是0.25%（千分之2.5），算是中规中矩，而当范围放大到全程8g时就比较差了。这里要注意y轴和z轴的非线性度要明显大于x轴的，因此在应用中尽量将加速度计x轴配置在最重要的方向上。

下面再看看加速度计的静态精度指标：

Bias Repeatability：加速度计零偏重复性为1.4 mg，这个很让人惊喜，典型的战术级水平。

In-Run Bias Stability：与前面陀螺的一样，也是Allan方差谷底，不过3.6ug也是够小的了。

Velocity Random Walk：速度随机游走（VRW），也就是加速度计输出比力的白噪声，

0.012m/sec/sqrt(hr) = 0.0002m/s/sqrt(s)

= 0.0002 m/s^2/sqrt(Hz) = 20ug/sqrt(Hz)

这个噪声水平很小，典型战术级水平。

Error over Temperature：加速度计的全温零偏误差，只有1mg（1σ），算是非常稳定，完全够战术级水平了。

Output Noise和Noise Density：与陀螺类似，这两个噪声指标都与前面的VRW冗余了。

3dB Bandwidth和Sensor Resonant Frequency：与前面陀螺的类似，这里不再赘述。

以上就是这款MEMS IMU中的所有与精度相关的参数了。请注意，上述精度指标中并未给出零偏和比例因子的常值误差，我猜测可能是这款IMU模块在生产环节中做了粗略的自动标定，扣掉了大的常值误差（例如°/sec量级的陀螺常值零偏）。有些更低精度的MEMS IMU芯片（例如手机芯片）的Data Sheet中也没有给出常值误差，这主要是因为这种误差太大，标出来太吓人了。

总体来看，这款MEMS IMU模块可以勉强算作是准战术级水平的器件，其中陀螺零偏重复性和温度稳定性与“准战术级”差距有点大，动态指标（比例因子误差、非正交、非线性）比较平庸，而加速度计的性能很优秀。将它用在GNSS/INS组合导航系统中，当载体动态不强时（例如普通车载、船载），其表现应该能接近战术级惯导水平。

这款MEMS IMU模块产品的参数标注方式有一定的代表性，大家今后阅读其它MEMS惯性器件的指标时可以参照着来理解。基本原则是要综合Data Sheet上下文的所有相关信息并充分利用惯性器件误差的相关知识来判断出每项指标的确切含义。如果实在是无法确定的话，那就只能联系原厂或代理商提供技术支持了。

最后祝大家都能选出适合自己的MEMS惯性器件，并把它用好。

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