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水下航行器导航系统用MEMS振动陀螺误差及干扰因素研究
水下航行器导航系统用MEMS振动陀螺误差及干扰因素研究
摘要：
水下航行器作为一种重要的水下工具，需要具备准确且稳定的导航能力。MEMS振动陀螺作为水下航行器导航系统的核心部件之一，对其误差及干扰因素的研究具有重要意义。本文以水下航行器导航系统为研究对象，通过分析MEMS振动陀螺的误差来源及干扰因素，提出一种改进的振动陀螺误差补偿方法，以提高水下航行器导航系统的准确性和稳定性。
关键词：水下航行器；导航系统；MEMS振动陀螺；误差；干扰因素；补偿方法
1.引言
水下航行器广泛应用于海洋勘测、资源开发等领域，有效的导航系统对于水下航行器性能的提升至关重要。MEMS振动陀螺作为水下航行器导航系统中的核心元件之一，具有体积小、重量轻、功耗低等优点，因此被广泛应用于水下航行器导航系统中。然而，MEMS振动陀螺也存在一定的误差和受干扰的问题，影响了导航系统的准确性和稳定性。
2.MEMS振动陀螺误差来源
MEMS振动陀螺的误差来源主要包括三个方面：零偏误差、尺度因子误差和非正交误差。零偏误差是指陀螺输出信号在无输入角速度时的偏移量；尺度因子误差是指陀螺输出信号与实际输入角速度之间的比例误差；非正交误差是指陀螺输出信号中的X、Y、Z轴之间的非正交误差。
3.MEMS振动陀螺受干扰因素
MEMS振动陀螺受到的干扰因素主要包括外界振动干扰、温度变化引起的漂移、载荷变化引起的误差以及电磁辐射等。外界振动干扰会引起MEMS振动陀螺输出信号的细微变化，进而导致导航系统的误差增大；温度变化引起的漂移是由于温度影响MEMS振动陀螺传感器的精度和稳定性；载荷变化引起的误差主要是由于水下航行器在运动过程中引起的加速度变化，进而影响MEMS振动陀螺输出信号的准确性；电磁辐射则是来自周围电磁场的干扰，可能会导致MEMS振动陀螺输出信号噪声增大。
4.改进的振动陀螺误差补偿方法
为了提高水下航行器导航系统的准确性和稳定性，可以采取一系列的误差补偿方法。例如，可以通过零偏校准将陀螺的零偏误差降到最小；使用动态标定技术来校准尺度因子误差，以提高陀螺的准确性；通过非正交误差校准来降低其对导航系统的误差影响。另外，还可以通过安装防振器来减小外界振动的干扰；采用温度补偿方法降低温度变化引起的漂移；使用加速度计和磁力计等传感器来对载荷变化引起的误差进行补偿；通过屏蔽措施减小电磁辐射对导航系统的影响。
5.结论
本文对水下航行器导航系统中的MEMS振动陀螺误差及干扰因素进行了分析和研究，并提出了一种改进的振动陀螺误差补偿方法。通过该方法，可以有效降低MEMS振动陀螺的误差和干扰，提高水下航行器导航系统的准确性和稳定性。然而，MEMS振动陀螺误差及干扰因素的研究仍然是一个广阔的领域，有待进一步深入研究和探索。
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