大温差应用环境下的MEMS陀螺零偏补偿研究*

赵 旭，苏 中，马晓飞，田少欣

(北京信息科技大学智能控制研究所，北京100101)

作为导航系统的核心器件，MEMS陀螺因重量轻、成本低、体积小、电路简单、可靠性高等优点，已广泛应用于民用车辆导航、常规战术武器、机载导航系统中。MEMS陀螺一般由单晶硅材料经光刻和刻蚀工艺制造而成，由于硅材料是一种热敏材料，温度对其弹性模量等相关物理特性影响较为显著[1]。工业现场应用环境温度变化和MEMS陀螺长时间工作自身发热现象导致其内部材料弹性模量改变，会对陀螺零偏产生较大影响[2];另外MEMS陀螺启动时间较长，通常上电后需要十几分钟才能达到稳定工作精度。由于启动时间长而很难达到武器系统作战使用的要求，零偏变化大也使其无法与加速度计等惯性器件组合成具有高精度的航姿参考系统。由此迫切需要对MEMS陀螺因启动不稳定性和全温度区间工作造成的零偏误差进行补偿，以达到工程应用的需求。

国外对MEMS陀螺温度误差补偿重点集中在通过温度试验研究陀螺自身结构参数的温度特性来改善谐振频率的温度系数[3]。国内的MEMS陀螺温度误差研究则侧重于温度误差模型的辨识及软件补偿。关于光纤和激光陀螺的温度误差研究的较多，MEMS陀螺的温度补偿研究较少。文献[4]研究了小温度范围内零偏与温度的关系，采用最小二乘法建立了补偿模型，在一定程度上提高了陀螺的精度。文献[5]采用多项式分段拟合方法对MEMS陀螺在全温……