MEMS陀螺的误差特性分析
MEMS陀螺由于受到生产工艺上的缺陷与外界环境影响等原因，输出过程中普遍存在各种误差项。为提高陀螺仪输出的准确性与鲁棒性，需要对MEMS陀螺仪在使用前进行标定处理，以此消除误差项对于传感器输出的影响。本文进行了MEMS陀螺仪的误差特性分析，以帮助我们更好的理解MEMS陀螺仪存在的各种误差。
标度因数误差
标度因数误差是指经过IMU单位转换之后，惯性仪表输入-输出的单位斜率的偏差，其示意图如图1所示。由标度因数误差导致的三轴器件的输出误差，与沿敏感轴方向的真实比力成正比。
图1 标度因数误差示意图
对于三轴MEMS陀螺，标度因数误差可表示为：
非正交性误差
在各种三轴传感器中，非正交性误差都是由于惯性传感器的敏感轴与载体坐标系的正交轴之间不对准造成的。导致轴与轴之间不对准的本质原因是受加工工艺所限，如图2所示。轴与轴之间不对准，导致每个三轴传感器会测量到与其敏感轴向正交方向上的比力分量。
图2 非正交性误差示意图
其中，Sx-Sy-Sz是正交坐标系，X-Y-Z是非正交坐标系，a,b,c为非正交性误差角，非正交性误差可表示为:
零偏误差
零偏是所有的加速度计和陀螺仪都表现出的常值误差。零偏与载体实际的输出没有关系。图3图示化地展示了传感器零偏与输入、输出之间的的关系。
Figure 3 零偏与输入/输出的关系
硬磁误差
硬磁误差主要由硬磁材料产生的感应磁场或电子设备产生的磁场引起。磁场强度矢量的大小保持不变，相对于载体的方向保持不变，导致磁场输出发生固定偏移。
软磁误差
软磁误差是由于地面磁场对载体软磁性物质的感应而产生的。软磁干扰场除受磁场矢量的影响外，还受载体与磁场向量之间的角度影响。在某一方向上，软磁体的磁化程度与外界磁场呈正相关，而比例因子则主要与软磁材料的性质（例如磁导）相关，所以两者的关系一般用线性关系来表示。误差系数可设置如下述公式所示：
未对准误差
未对准误差是指惯性测量单元坐标系与磁力计坐标系由于生产工艺或印刷电路板（PCB板）贴装工艺等原因存在的姿态转换矩阵。
结论
本文介绍了几种MEMS陀螺存在的误差，可以帮助我们很好的辨别MEMS陀螺的误差并采取措施削弱误差。MEMS陀螺存在误差，但是Ericco对每一个出厂的MEMS陀螺做了标定工作，并且主要面向导航级和战术级的中高端精度市场。例如导航级MEMS陀螺ER-MG2-50/100，这是一款寻北陀螺，其零偏不稳定性为0.01-0.02°/hr，而角速度随机游走则为0.0025-0.005°/√hr。而ER-MG-068是一款高精度战术级陀螺，它在战术级的MEMS陀螺中的精度较高，具备0.3°/hr的零偏不稳定性和0.125°/√hr的角速度随机游走。
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我是主要负责imu产品的一名外贸专员
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