Зв'язок точності оцінювання постійної складової похибки МЕМС акселерометрів з варіацією Алана

A. V. Rudyk

doi:10.31498/2225-6733.35.2017.125625

Автор(и)

A. V. Rudyk Національний авіаційний університет, м. Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.31498/2225-6733.35.2017.125625

Ключові слова:

варіація Алана, постійна складова похибки, точність оцінювання, дисперсія похибки, метод усереднення, спектральна густина шуму

Анотація

В статті встановлено зв'язок варіації Алана з дисперсією похибки оцінювання постійної складової вихідного сигналу інерціального сенсора, отриманої при усередненні. Показано, що за допомогою варіації Алана, нечутливої до наявності постійної складової, можна оцінювати мінімальне значення дисперсії похибки оцінювання постійної складової методом усереднення та визначати оптимальний час усереднення, що є важливим при калібруванні інерціальних сенсорів. Розроблено та протестовано спеціалізоване програмне забезпечення, яке дозволяє проводити обчислення варіації Алана за результатами обробки високочастотної інформації інерціальних сенсорів. Проведено оцінки шумових складових вихідних сигналів МЕМС акселерометрів типу Gemini CAS211/291 в трьох запусках з подальшим визначенням часу усереднення для кожної осі акселерометра

Біографія автора

A. V. Rudyk, Національний авіаційний університет, м. Київ

Кандидат технічних наук, доцент

Посилання

Перелік використаних джерел:

Прикладной анализ случайных процессов / под ред. С.А. Прохорова. – Самара : СНЦ РАН, 2007. – 582 с.

Степанов О.А. Введение в теорию фильтрации / О.А. Степанов. – СПб. : ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2012. – 417 с. – (Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации : в 2-х ч.; Ч. 2).

IEEE Std 1431-2004. Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Coriolis Vibratory Gyros. – IEEE, 2004. – 78 p.

Сирая Т.Н. Вариация Аллана как оценка погрешности измерения / Т.Н. Сирая // Гироскопия и навигация. – 2010. – № 2. – С. 29-36.

Степанов О.А. Применение теории нелинейной фильтрации в задачах обработки навигационной информации / О.А. Степанов. – СПб. : ГНЦ РФ «ЦНИИ «Электроприбор», 2003. – 370 с.

Применение методов нелинейной фильтрации в задачах построения моделей ошибок измерителей и погрешностей карты / А.В. Моторин [и др.] // Материалы ХХІХ конференции памяти Н.Н. Острякова. – СПб. : ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2014. – С. 293-302.

Кробка Н.И. Дифференциальные методы идентификации структуры шумов гироскопов / Н.И. Кробка // Гироскопия и навигация. – 2011. – № 1 (72). – С. 59-77.

Allan Variance Analysis on Error Characters of MEMS Inertial Sensors for an FPGA-Based GPS/INS System / X. Zhang [et al.] // Proceeding of the International Symposium on GPS/GNSS.– Tokyo, Japan, 11-14 November 2008. – P. 127-133.

IEEE Std 952-1997. Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Single Axis Interferometric Fiber Optic Gyros. – IEEE, 1997. – 77 p.

Использование вариации Аллана при исследовании характеристик микромеханиче-ского гироскопа // С.Г. Кучерков [и др.] // Гироскопия и навигация. – 2003. – № 2 (41). – С. 98-104.

ALLAN VARIANCE SOFTWARE [Electronic resource]: [Web site]. – Electronic data. – Mode of access: www.alamath.com. – Screen title.

Rudyk А.V. Analysis of the errors of MEMS accelerometers by the Allan variation method / А.V. Rudyk // Вісник Житомирського державного технологічного університету. – 2017. – № 1. – С. 100-109. – (Серія : Технічні науки).

Грановский В.А. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях / В.А. Грановский, Т.Н. Сирая. – Ленинград : Энергоатомиздат, 1990. – 288 с.

References:

Prokhorov S.A. Prikladnoi analiz sluchainykh protsessov [Applied analysis of random proc-esses]. Samara, SNTs RAN Publ., 2007. 582 p. (Rus.)

Stepanov O.A. Osnovy teorii otsenivaniia s prilozheniiami k zadacham obrabotki navigatsionnoi informatsii. Ch. 2. Vvedenie v teoriiu fil'tratsii [Fundamentals of the theory of estimation with applications to the tasks of processing navigation information. Part 2. Introduction to the theory of filtration]. St. Petersburg, OAO «Kontsern «TsNII «Elektropribor» Publ., 2012. 417 p. (Rus.)

IEEE Std 1431-2004. Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Coriolis Vibratory Gyros. IEEE Publ., 2004. 78 p.

Siraia T.N. Variatsiia Allana kak otsenka pogreshnosti izmereniia [Allan's variation as an estimate of measurement error]. Giroskopiia i navigatsiia – Gyroscopy and navigation, 2010, no.2, pp. 29-36. (Rus.)

Stepanov O.A. Primenenie teorii nelineinoi fil'tratsii v zadachakh obrabotki navigatsionnoi informatsii [Application of the theory of nonlinear filtration in problems of processing navigation information]. St. Petersburg, OAO «Kontsern «TsNII «Elektropribor» Publ., 2003. 370 p. (Rus.)

Motorin A.V., Stepanov O.A., Vasil'ev V.A., Toropov A.B. Primenenie metodov nelineinoi fil'tratsii v zadachakh postroeniia modelei oshibok izmeritelei i pogreshnostei karty [Application of methods of nonlinear filtering in problems of constructing models of errors in measuring devices and errors in the map]. Abstracts of XXIX konferentsii pamiati N.N. Ostriakova. – St. Petersburg, OAO «Kontsern «TsNII «Elektropribor» Publ., 2010, pp. 293-302. (Rus.)

Krobka N.I. Differentsial'nye metody identifikatsii struktury shumov giroskopov [Differential methods for identifying the noise structure of gyroscopes]. Giroskopiia i navigatsiia – Gyroscopy and navigation, 2011, no.1(72), pp. 59-77. (Rus.)

Zhang X., Li Y., Mumford P., Rizos C. Allan Variance Analysis on Error Characters of MEMS Inertial Sensors for an FPGA-Based GPS/INS System. Proceeding of the International Symposium on GPS/GNSS. – Tokyo, Japan, 11-14 November 2008, pp. 127-133.

IEEE Std 952-1997. Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Single Axis Interferometric Fiber Optic Gyros. – IEEE Publ., 1997. 77 p.

Kucherkov S.G., Lychev D.I., Skalon A.I., Chertkov L.A. Ispol'zovanie variatsii Allana pri issledovanii kharakteristik mikromekhanicheskogo giroskopa [The use of Allan's variation in the study of the characteristics of a micromechanical gyroscope]. Giroskopiia i navigatsiia – Gyroscopy and navigation, 2003, no.2(41), pp. 98-104. (Rus.)

ALLAN VARIANCE SOFTWARE Available at: www.alamath.com (accessed 15 April 2016).

Rudyk A.V. Analysis of the errors of MEMS accelerometers by the Allan variation method. Vіsnik Zhitomirs'kogo derzhavnogo tekhnologіchnogo unіversitetu. Serіia: Tekhnіchnі nauki – Bulletin of the Zhytomyr State Technological University. Series: Technical Sciences, 2017, no.1, pp. 100-109.

Granovskii V.A., Siraia T.N. Metody obrabotki eksperimental'nykh dannykh pri izmereni-iakh [Methods of processing experimental data in measurements]. Leningrad, Energoatomizdat Publ., 1990. 288 p. (Rus.)