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一种基于传感器温度补偿的双指数函数拟合算法
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更新于2023-05-30
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温度漂移是影响传感器可靠性、精度和使用效能的关键因素,是制约加速度计精度提高的瓶颈。提出一种基于传感器温度补偿的双指数函数拟合算法,一方面采用双指数函数对非线性的温度系数曲线进行补偿,另一方面在双指数函数拟合的算法中,提出一种具有高精度初值的交替迭代法。该方法首先利用四组数据点计算出高精度的初值,再使用交替迭代法优化计算结果,明显改善了传统交替迭代法拟合在初值选取不当时造成的迭代不收敛、精度较低、迭代次数较多的问题。此外双指数函数模型可以采用CORDIC算法集成到硬件中,因此具有工程实用价值。
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一种基于传感器温度补偿的双指数函数拟合算法一种基于传感器温度补偿的双指数函数拟合算法
温度漂移是影响传感器可靠性、精度和使用效能的关键因素,是制约加速度计精度提高的瓶颈。提出一种基于
传感器温度补偿的双指数函数拟合算法,一方面采用双指数函数对非线性的温度系数曲线进行补偿,另一方面
在双指数函数拟合的算法中,提出一种具有高精度初值的交替迭代法。该方法首先利用四组数据点计算出高精
度的初值,再使用交替迭代法优化计算结果,明显改善了传统交替迭代法拟合在初值选取不当时造成的迭代不
收敛、精度较低、迭代次数较多的问题。此外双指数函数模型可以采用CORDIC算法集成到硬件中,因此具有
工程实用价值。
0 引言引言
目前基于传感器的温度补偿方法主要分为模拟硬件设计和数字信号处理两种方法。模拟硬件通常采用PTAT
[1]
和CTAT
[2]
等
技术来设计读出电路。数字信号处理方法通常包括线性拟合、最小二乘多项式
[4]
拟合、BP神经网络
[4]
、卡尔曼滤波
[3]
、支持向
量机等算法。本文在这些算法的基础上提出一种双指数函数模型的温度补偿算法,有以下优点:
(1)指数函数具有无限阶的泰勒展开式,因此双指数函数在对诸如传感器温度系数曲线这类非线性曲线的拟合上可以达到很
高的精度。
(2)本文提出一种具有高精度初值的交替迭代法
[5]
,即分离系数法。首先采用4组数据点,联立方程组,求出非线性系数的初
始值,其次利用交替迭代法计算得到优化后的线性和非线性系数。整个算法解决了直接使用交替迭代法计算产生的迭代不收
敛、精度较低、迭代次数较多的问题。
(3)在传感器温度补偿中,由于双指数函数系数只有4个,可以使用CORDIC算法设计硬件补偿电路来集成到传感器中,其中
系数保存在ROM中即可,因此具有很好的工程实用价值。
1 交替迭代法拟合双指数函数交替迭代法拟合双指数函数
基于传感器温度补偿的双指数函数模型
[6-7]
为式(1)。


















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