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MEMS陀螺阵列的RCC-OBE估计融合方法

沈强 刘洁瑜 赵乾 王琪

沈强, 刘洁瑜, 赵乾, 等 . MEMS陀螺阵列的RCC-OBE估计融合方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2018, 44(11): 2373-2379. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0091
引用本文: 沈强, 刘洁瑜, 赵乾, 等 . MEMS陀螺阵列的RCC-OBE估计融合方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2018, 44(11): 2373-2379. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0091
SHEN Qiang, LIU Jieyu, ZHAO Qian, et al. RCC-OBE estimation fusion approach for MEMS gyro array[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(11): 2373-2379. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0091(in Chinese)
Citation: SHEN Qiang, LIU Jieyu, ZHAO Qian, et al. RCC-OBE estimation fusion approach for MEMS gyro array[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(11): 2373-2379. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0091(in Chinese)

MEMS陀螺阵列的RCC-OBE估计融合方法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0091
基金项目: 

国家自然科学基金 61503390

国家自然科学基金 61503392

详细信息
    作者简介:

    沈强  男, 博士研究生。主要研究方向:集员估计理论、信息融合以及MEMS陀螺阵列融合方法

    刘洁瑜  女, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:惯性导航技术

    通讯作者:

    刘洁瑜, E-mail:liujieyu128@163.com

  • 中图分类号: V241.5

RCC-OBE estimation fusion approach for MEMS gyro array

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61503390

National Natural Science Foundation of China 61503392

More Information
  • 摘要:

    为提高微机电系统(MEMS)陀螺的精度,提出一种基于松弛Chebyshev中心(RCC)的最优定界椭球(OBE)算法,并用于陀螺阵列信号的融合。以单个陀螺误差输出模型为基础,建立了阵列系统的机动融合模型;由于噪声统计特性的不确定会导致传统融合方法精度下降,引入仅要求噪声未知但有界的集员估计理论,运用OBE算法实现角速率信号的稳健估计;在OBE算法中,往往采用椭球几何中心作为真实值的点估计,但该中心并没有理论上的最优特性,而可行集的Chebyshev中心具有很多优良特性,同时,考虑到准确的Chebyshev中心求解十分困难,转而求解可行集的RCC,作为速率信号的点估计,设计了以RCC作为输出的OBE更新过程和新的参数优化准则。采用6个陀螺构成的阵列进行了验证试验,结果表明基于该算法的阵列估计融合方法在获得角速率保证边界的基础上,可以进一步提高MEMS陀螺精度。

     

  • 图 1  陀螺阵列系统

    Figure 1.  System of gyro array

    图 2  单个陀螺的输出及输出误差

    Figure 2.  Output and output error of single gyro

    图 3  陀螺阵列的融合输出及输出误差

    Figure 3.  Fusion output and output error of gyro array

    图 4  算法的边界估计结果

    Figure 4.  Estimated bounds by different algorithms

    表  1  A=10°,T=2 s条件下处理结果

    Table  1.   Results of signal processed with A=10° and T=2 s

    指标 单个陀螺 Kalman滤波 OBE RCC-OBE
    SNR/dB 31.903 4 42.008 7 40.953 4 43.690 4
    RMSE/((°)·s-1) 0.564 2 0.176 3 0.199 1 0.145 3
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    表  2  A=10°,T=4 s条件下处理结果

    Table  2.   Results of signal processed with A=10° and T=4 s

    指标 单个陀螺 Kalman滤波 OBE RCC-OBE
    SNR/dB 33.246 1 43.224 3 42.655 7 45.274 6
    RMSE/((°)·s-1) 0.532 8 0.135 4 0.150 1 0.113 2
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    表  3  A=20°,T=2 s条件下处理结果

    Table  3.   Results of signal processed with A=20° and T=2 s

    指标 单个陀螺 Kalman滤波 OBE RCC-OBE
    SNR/dB 27.215 2 39.854 2 39.002 5 43.011 2
    RMSE/((°)·s-1) 0.602 5 0.195 2 0.213 4 0.151 6
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-02-22
  • 录用日期:  2018-06-11
  • 刊出日期:  2018-11-20

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