MIMU及载体空间姿态演示软件设计+文献综述(5)
行关键部件、微机械陀螺仪和惯性装置与GPS 组合系统的开发研究，满足广阔
的军民两用市场的需要。
从 1995 年末开始，国防科工委已经投入将近亿元的经费，将其用于惯性器
件的基础性研究，并且微机械陀螺技术已被纳入国家 863计划中。
图1.2 栅结构振动式微机械陀螺 本科毕业设计说明书（论文） 第6 页 共37 页
图1.3 东南大学研制了角振动和线振动微机械陀螺仪样机
我国目前的微机械陀螺仪的漂移率精度实验水平在>20º /h以下，与国外先进
水平相比，我国的微机械陀螺仪在精度、快速反应和可靠性等综合性能上任存在
很大差距。
陀螺仪的性能指标可由表 1.1 所示。从综合性能上看，目前微机械陀螺的性
能与传统的惯性陀螺相比还低。通常根据陀螺的性能指标可以把陀螺分为三个等
级：惯性级、战术级和角速度级。在不同的应用领域，对陀螺的要求也不一样；
对于惯性级别的运用，要求陀螺仪的漂移率要小于 0.0015º /h[8]
，对于战术级别运
用，陀螺仪的漂移率在 0.0015-15º /h范围内，对于汽车、工业控制、机器人、玩
具、摄像机等一些民用用品的应用领域，对陀螺的漂移率精度要求不会高于
15º /h[9]。
表1-1 不同级陀螺的性能要求
参数 角速度级应用 战术级应用 惯性级应用
角随机游走（分辨率），
>0.5 0.5-0.05 <0.001
漂移， 10-1000 0.1-10 <0.01
标度因子精度， 0.1-1 0.01-0.1 <0.001
量程， 50-1000 >500 >400
1ms内的最大冲击加速度，g 103
MEMS 加速度计也在MEMS 器件中占有重要地位，同时它与MEMS 陀螺仪
共同组成MIMU。1979 年Roylance和Angell 开始压阻式微加速计的研制。1991
年Cole开始电容式微加速度计的研制[10]
。
MEMS 加速度传感器的原理基于物理学中的牛顿定律，它主要是用来感知并
且测量物体的运动从而实现对其的控制。MEMS 加速度传感器相比传统的传感
器具有体积小，重量轻以及成本低的优势。而它相比其他的 MEMS 惯性的传感
器则具有寿命长，能耗低以及可靠性高等优势。
目前，美国、日本以及欧洲各个国家都有许多的公司从事 MEMS 加速度传
感器的生产。代表性的如：美国的 ADI，日本的富士通，欧洲的意法半导体。在
Takao 和 Lemkin 分别提出了三轴集成检测的方法之后，国外对于集成单个三轴
的微加速度传感器方面做了大量的实验和研究，但是仍然没有得到理想的商业化
的产品用于市场，MEMS 加速度传感器大多用于军事场合的应用，由于涉及国
家的高级机密，一般都不予报道或者对于相关信息报道得很少。
在最近几年内，我国一些顶尖的研究机构对 MEMS 加速度传感器的研究也
开展了一股热流。代表性的机构有：哈尔滨工业大学、中国科学研究院以及西安
交通大学。我国对于 MEMS 加速度的研究和产品开发方面也积累了很多的经验，
这对于我国未来的军事、经济等方面的发展有着重大意义的影响。目前我国的
MEMS 技术已经由实验室的研究，逐步走向了商业化、产业化的道路，它在商
业应用和经济市场方面的潜力巨大，能覆盖的应用领域也非常的广泛。从 “九五”
开始，我国就对 MEMS 加速度计进行了研究，直到目前为止，已经取得了一定
的成果，比如精度可达小数点后五位的 MEMS 加速度计的实验室样本以及精度