摘要：针对单一MEMS惯性陀螺仪精度低、随机噪声大,无法满足高精度应用场景要求的问题,提出了一种基于差分MEMS惯性传感器阵列的虚拟陀螺仪。设计并实现了由2N个消费级传感器构成的虚拟陀螺仪系统,其中正面N个传感器三轴同向,且与反面N个传感器三轴反向。2N个传感器共同组成N个差分传感器对,形成一个差分传感器阵列。同时,基于单一MEMS惯性陀螺仪的输出模型,对差分阵列式虚拟陀螺仪输出进行建模分析,通过将正反面传感器输出进行差分均值融合,实现了一个高精度虚拟陀螺仪输出。最后,利用陀螺仪零偏、零偏稳定性和Allan方差分析虚拟陀螺仪的确定性误差和随机噪声等特性。结果表明,在静止状态下,差分阵列式虚拟陀螺仪能够有效降低陀螺仪的零偏和零偏稳定性。与单一MEMS陀螺仪相比,差分阵列式虚拟陀螺仪的x,y,z轴角度随机游走降低约73%,速度随机游走降低约77%,即差分阵列式虚拟陀螺仪能有效地抑制MEMS惯性陀螺仪的随机噪声,提高传感器输出精度。