多位置检测实现MEMS加速度计的自校准

摘要

为实现微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)加速度计在应用过程中的实时补偿校准,以保证应用需求的高精度输出,本研究在建立测量值与真实值之间的加速度自校准模型的基础上,对加速度计在任意位置下的多组静态观测数据样本进行筛选,结合LM(levenberg-marquardt)算法和最小二乘法模型参数,优化了LM算法中过度依赖初值的问题.对于任意位置下的加速度计静态输出数据,滤波后筛选出可用于最小二乘法的姿态数据,用来修正部分或者全部第k次迭代模型参数,作为第k+1次迭代的初值;其他姿态数据用于LM算法训练拟合第k+1次迭代模型参数,实现加速度计应用过程中的闭环、实时校准.以智能鞋垫应用为例,本研究对比了传统十二面体法、椭球法、单纯LM算法和LM&最小二乘法自校准法对加速度计的校准结果.结果表明,在智能鞋垫的长期使用中,本研究提出的LM&最小二乘法自校准法消除了由于LM初值设定引起的模型参数解算不精准的情况,并可实现实时采集、实时解算、实时校准的目标,能够达到与传统标定方法相同量级的姿态精度.