微壳腔陀螺仪

增益非线性实时校正

通过在线参数估计实时修正静电驱动增益，消除角依赖偏置的4次谐波分量，显著提升全角微壳腔陀螺仪的偏置稳定性与标度因数线性度。

Yu, Sheng · Sun, Jiangkun · 张勇猛 · Xi, Xiang · Lu, Kun · 士研 · 肖定邦 · 吴学忠

Microsystems and Nanoengineering 2024

参数信息

角依赖偏置四次谐波校正前

0.003 °/s

角依赖偏置四次谐波校正后

0.0001 °/s

偏置不稳定性

0.029 °/h

标度因数非线性

0.21 ppm

技术优势

在线实时校正

基于电容检测谐波分量关系的在线参数估计，实时修正静电驱动增益，无需预先标定或改变硬件。

偏置四次谐波降 95%

角依赖偏置的四次谐波分量从0.003°/s降至<0.0001°/s，温度变化下仍保持，大幅降低全角陀螺仪主要误差源。

无需硬件改动

方法仅通过增益调整实现，不改变谐振器结构或驱动电路，可集成到现有陀螺仪系统中。

应用场景

• MEMS惯性测量：直接替换现有MEMS陀螺仪，提升惯性测量单元精度。
• 导航级传感器：偏置不稳定性达到0.029°/h，可支撑导航级应用需求。
• 高精度姿态控制：消除四次谐波偏置，提升姿态控制基准的长期稳定性。
• 可穿戴运动追踪：全角模式低漂移，适合长时间可穿戴运动监测。