Allan方差分析

Allan方差分析Allan方差概述Allan方差由美国国家标准局于20世纪60年代提出的一种时域分析技术，这种方法的特点是能够比较容易的对各种误差源的统计特性进行细致的表征和辨识，这里采用该方法对MEMS陀螺噪声进行分析，以辨识和提取各项误差成分。Allan方差数据分组示意图交叠式Allan方差计算方法计算方差流程图形成分段分段求均值相邻的均值相减σ2(T)和噪声PSD的关系σ(T)-T图确定不同噪声项差值的方差σ2(T)实验数据要求•实验数据要求•实验结果陀螺GX1数据按1s、10s分组012345678910-25-20-15-10-50510152025time(sec)rate(mv)τ=1s0102030405060708090100-30-20-100102030time(sec)rate(mv)τ=10s陀螺GX1数据按50s、100s分组050100150200250300350400450500-40-30-20-100102030time(sec)rate(mv)τ=50s0100200300400500600700800-40-30-20-100102030time(sec)rate(mv)τ=100s陀螺常见噪声项的噪声特性Allan标准差分析结果图陀螺信号Allan标准差计算结果10-210-110010110210310-210-1100τ:secσ:deg/sAllanstandardvarianceGX1GY2GZ3陀螺零偏不稳定性、角度随机游走和量化误差等计算10-210-110010110210310410-410-310-210-1100τ:secσ:deg/sAllanstandardvarianceCAB•陀螺偏置不稳定性为Allan方差曲线的水平最低点时的值，这是在建立陀螺完整的模型进行补偿后陀螺所能达到最好的稳定性，定量求取陀螺偏置不稳定性如图2.32所示，在曲线的水平底端用一条水平的虚线来拟合，它与纵轴交于11.1488º/h，再将其除以0.664得到偏置不稳定性的最大值为16.79º/h，在这段区间Allan方差估计误差用式计算约为10%，这样，该陀螺的B=16.79±1.68º/h。也就是说，MIMU中的陀螺偏置稳定性在10~15秒的平均时间时约为17º/h，图中的两条虚线表示Allan标准差误差小于10%时的范围，这与ADXRS150的性能指标是相符的。其他的陀螺和加速度计偏置不稳定性分析方法类似.MIMU的陀螺各误差项辨识结果陀螺角度随机游走(º/h1/2)零偏不稳定性(º/h)加速度计速度随机游走(m/s/h1/2)偏置不稳定性(m/s/h)GX10.5150±0.001843.05±1.52AX10.03664±0.000035.18±0.04GX20.8006±0.002342.88±1.36AX20.02360±0.000024.56±0.09GX30.6240±0.004043.48±1.17AX30.0343±0.000016.03±0.01GY10.5097±0.003341.01±1.16AY10.02593±0.000015.29±0.05GY20.4851±0.001542.96±1.94AY20.01782±0.000035.17±0.09GY30.6924±0.002741.83±1.22AY30.02591±0.000034.34±0.08GZ10.4772±0.001646.71±1.18AZ10.02610±0.000015.16±0.03GZ20.6891±0.005945.59±1.64AZ20.03112±0.000034.29±0.04GZ30.5659±0.007846.44±1.09AZ30.01597±0.000034.87±0.08