MEMS慣性器件包括MEMS加速度計和MEMS陀螺儀，前者測量物體的加速度，通過一次積分和二次積分獲得物體的速度和位置。后者測量物體的姿態(tài)角速率，通過積分獲取物體的姿態(tài)角。

作為在工程上廣泛應(yīng)用的測量裝置，MEMS慣性器件的指標(biāo)需要能體現(xiàn)其測量的精度，測量的穩(wěn)定性以及應(yīng)用時對環(huán)境的適應(yīng)性。

1 數(shù)學(xué)模型

在工程上，常將MEMS陀螺儀和MEMS加速度計測量模型等效為多項式形式，MEMS慣性器件的測量模型可以表示為:

f(x)= K?+ K?x+ K?x2 +……………(1)

其中，x表示為陀螺儀或加速度計的輸入激勵，f(x)為陀螺儀或加速度計的輸出,K?,K?,K?分別為零次項、一次項、二次項系數(shù)，可以認(rèn)為MEMS慣性器件的主要誤差就是以上系數(shù)自身的變化以及隨環(huán)境變化而導(dǎo)致的。

2 主要指標(biāo)

(1)零偏(Bias)

也稱零偏或偏值，是MEMS陀螺儀或加速度計在輸入為零時輸出的均值，這里需要強(qiáng)調(diào)，零偏一個隨機(jī)變量。因此，零偏可以認(rèn)為是零次項系數(shù)的均值。

(2)零偏重復(fù)性(run-to-run(2)repeatability)

全稱是零偏逐次上電重復(fù)性，這是傳統(tǒng)慣性器件的經(jīng)典指標(biāo)，是指慣性器件不同次上電運行時的零偏的不重復(fù)程度。具體測量方法是在常溫下將器件多次上電，測量和記錄每次上電的零偏數(shù)值，以零偏在多次通電狀態(tài)下測量值的標(biāo)準(zhǔn)差來表示。零偏重復(fù)性反映的是零偏的逐次通電穩(wěn)定性給定這一指標(biāo)時，需要對通電的時間間隔或測試的總時間長度進(jìn)行說明。

(3)零偏穩(wěn)定性(Bias Stability)

也稱為零漂，零偏穩(wěn)定性反映的是MEMS陀螺儀或加速度計零偏的隨機(jī)性誤差，是其零偏中非確定性隨時間變化的分量，通常用MEMS慣性器件在一個工作周期內(nèi)零偏值的標(biāo)準(zhǔn)偏差只來表示。零偏穩(wěn)定性指標(biāo)的高低與采樣周期、平滑時間、樣本長度等密切相關(guān)，當(dāng)給定具體的零偏穩(wěn)定性指標(biāo)時，應(yīng)對這些數(shù)據(jù)采集及處理條件加以說明。

(4)零偏不穩(wěn)定性(in-run instability)

零偏不穩(wěn)定性表示的是MEMS慣性器件的零偏漂移誤差，是用Alan方差法數(shù)據(jù)處理得到的MEMS慣性器件隨機(jī)誤差參數(shù)之一，是由陀螺儀自身參數(shù)的不穩(wěn)定性或由環(huán)境噪聲(如環(huán)境溫度波動等)引起的低頻零偏波動。采集足夠長時間的靜態(tài)數(shù)據(jù)(精度越高的器件所需采集時間越長)，繪制Allan方差曲線，其低谷值即反映零偏不穩(wěn)定性指標(biāo)。

(5)全溫零偏誤差(bias error overtemperature)

是零偏的溫度敏感系數(shù)(或稱溫漂系數(shù))，反映器件參數(shù)的溫度敏感性。是指器件零偏在其額定工作溫度范圍內(nèi)相對于室溫零偏值的變化量。對于傳統(tǒng)慣性器件，一般是逐個做了溫漂補(bǔ)償?shù)模虼诉@個全溫零偏誤差就是溫補(bǔ)后的殘差。

(6)隨機(jī)游走系數(shù)(Random walkcoefficient)

MEMS慣性器件的隨機(jī)游走系數(shù)表示的是其零偏隨機(jī)性誤差中噪聲的大小，是用Allan方差法數(shù)據(jù)處理得到的MEMS慣性器件輸出噪聲特性參數(shù)之一，是由白噪聲產(chǎn)生的隨時間累積的MEMS慣性器件輸出誤差系數(shù)。對于MEMS陀螺儀則稱為角度隨機(jī)游走系數(shù)，對于MEMS加速度計則稱為速度隨機(jī)游走系數(shù)。隨機(jī)游走系數(shù)反映了MEMS性器件的研制水平，也反映了其極限檢測能力。

白噪聲給陀螺儀帶來的誤差稱為Angularrandom walk(ARW°)，誤差單位:

給加速度計帶來的誤差稱為Velocity randomwalk(VRW)，誤差單位:

注:有時廠家會給出噪聲密度速率(RateNoise Density)的指標(biāo)，這個指標(biāo)與ARW與VRW等效，需將ARW或VRW的sqrt(h)單位換為變?yōu)閟qrt(Hz),具體數(shù)值除以3600。

 （7）標(biāo)度因數(shù)(Sensitivity)

是MEMS慣性器件輸出的變化量與對應(yīng)輸人變化量的比值，有時稱為靈敏度，對應(yīng)于式(1)中的項。與標(biāo)度因數(shù)相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)包括標(biāo)度因數(shù)非線性、標(biāo)度因數(shù)不對稱性和標(biāo)度因數(shù)重復(fù)性。

 （8）標(biāo)度因數(shù)非線性(Nonlinearity)

是指輸入--輸出關(guān)系與線性輸入--輸出之間的系統(tǒng)性偏差，常用輸入--輸出測試數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合后的輸出殘差絕對值的最大值與器件的最大輸出范圍的比值來表示。這種方法可以表示MEMS慣性器件在整個測量范圍內(nèi)的輸出值相對其標(biāo)稱值的最大偏差情況，但難以確切表達(dá)具體的非線性情況。為此，在工程應(yīng)用中采用大輸人量下的相對誤差和小輸人量下的絕對誤差相結(jié)合的表示方法。

（9）標(biāo)度因數(shù)非對稱性

是MEMS慣性器件正向輸入和反向輸人兩種情況下測得的標(biāo)度因數(shù)與整個量程上測得標(biāo)度因數(shù)之間的差別，用分別測得的標(biāo)度因數(shù)與在整個量程上測得的標(biāo)度因數(shù)的相對差別(百分比)來表示。

(10)標(biāo)度因數(shù)重復(fù)性

是指在同等條件下及規(guī)定時間間隔內(nèi)重復(fù)上電測得的標(biāo)度因數(shù)之間的一致程度，以標(biāo)度因數(shù)多次測試的標(biāo)準(zhǔn)偏差與其平均值之比來表示。它反映了在時間維度上的穩(wěn)定性概念。

(11)量程(Dynamic Range）

即慣性器件的有效感知范圍。大多數(shù)情況下，量程和分辨率存在制約，比較容易滿足其中一個指標(biāo)，但同時實現(xiàn)的難度很大。

西安正弦波推出的增強(qiáng)型組合導(dǎo)航系統(tǒng) SIN-INS-GS002A/B ,是一款基于 MEMS 技術(shù)融合了差分 GPS,支持RTK的性價比極高的導(dǎo)航定位。廣泛于導(dǎo)航、控制和動態(tài)測量。系統(tǒng)通過多項補(bǔ)償技術(shù)保證測量精度,并采用嚴(yán)格生產(chǎn)工藝保證產(chǎn)品在惡劣的環(huán)境下仍能精確地測量載體的角運動和線運動參數(shù)。

產(chǎn)品特點:

1、適用范圍廣，低功耗、120 通道、三系統(tǒng)6頻GNSS,高跟蹤靈敏度，除適合開闊區(qū)域的定位導(dǎo)航，也適用于街道、叢林等復(fù)雜環(huán)境。

2、適應(yīng)能力強(qiáng)。硅微MEMS器件，抗振動沖擊能力強(qiáng)，-40℃~+60℃全溫工作。性能指標(biāo)優(yōu)。組合導(dǎo)航水平姿態(tài)0.3°(rms)，位置優(yōu)于1cm(rms,RTK)，速度優(yōu)于0.03m/s(rms)，體積小，重量輕。

3、支持RS-422、RS-232多路串口，支持輸出帶寬可調(diào)，支持輸出協(xié)議可調(diào)，支持在線上傳程序/參數(shù)，支持9V~40V寬電壓供電。

1、GS002A和GS002B指標(biāo)如下：

2、應(yīng)用場景

  車載導(dǎo)航移動通訊航拍攝影農(nóng)業(yè)植保武器平臺

光電吊艙無人飛行器森林、國土檢測船載定位通訊