[發(fā)明專利]一種靜態(tài)誤差標(biāo)定系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810181130.8
• 申請(qǐng)日: 2018-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108398576B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚力寧;金國(guó)棟;蘆利斌;李建波;朱曉菲;李義紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍火箭軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P21/00
• 分類號(hào): G01P21/00;G01C25/00
• 代理公司: 11569 北京高沃律師事務(wù)所
• 代理人: 王戈

本發(fā)明公開(kāi)一種靜態(tài)誤差標(biāo)定系統(tǒng)及方法，所述標(biāo)定系統(tǒng)包括：三軸加速度傳感器、輔助裝置、水平臺(tái)面；先將三軸加速度傳感器放置在水平臺(tái)面上，獲得六個(gè)位置；然后將三軸加速度傳感器放置在輔助裝置上，輔助裝置放置在水平臺(tái)面上，獲得三個(gè)位置；獲取三軸加速度傳感器在9個(gè)位置處于不同姿態(tài)的多組測(cè)量數(shù)據(jù)，根據(jù)9組不同測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全方面標(biāo)定三軸加速度傳感器的靜態(tài)誤差，不僅提高了標(biāo)定靜態(tài)誤差的精度，還擺脫了依托轉(zhuǎn)臺(tái)和精確水平面進(jìn)行靜態(tài)誤差標(biāo)定，所需設(shè)備僅為一水平臺(tái)面和本發(fā)明設(shè)計(jì)的標(biāo)定輔助裝置即可，降低標(biāo)定系統(tǒng)的體積和成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及加速度誤差標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種靜態(tài)誤差標(biāo)定系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

加速度傳感器是一種非常重要的慣性傳感器，在慣性導(dǎo)航、姿態(tài)測(cè)量、振動(dòng)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮著核心作用。隨著微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro-Mechanical Systems)技術(shù)的飛速發(fā)展，MEMS三軸加速度傳感器以其體積小、重量輕、功耗低、成本低和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)被大量應(yīng)用于手機(jī)、平衡車、無(wú)人機(jī)、運(yùn)動(dòng)捕捉、虛擬現(xiàn)實(shí)等眾多領(lǐng)域。其中應(yīng)用最廣泛的是MEMS三軸加速度傳感器組合，能夠?qū)崿F(xiàn)載體的姿態(tài)感知和輔助導(dǎo)航等功能。

由于受工作原理和制造工藝的影響，MEMS三軸加速度傳感器的測(cè)量精度較低。特別是出廠后的MEMS三軸加速度傳感器存在一系列靜態(tài)誤差，其靜態(tài)誤差包括三軸零偏、三軸刻度因子和三軸軸間交叉誤差共9個(gè)誤差參數(shù)。對(duì)MEMS三軸加速度傳感器的標(biāo)定是指采用一定的技術(shù)手段確定這9個(gè)誤差參數(shù)或其中幾個(gè)參數(shù)的值，如果不通過(guò)標(biāo)定對(duì)這些誤差的值進(jìn)行確定進(jìn)而補(bǔ)償，MEMS三軸加速度傳感器的測(cè)量精度將大打折扣，甚至影響正常的使用。

目前MEMS三軸加速度傳感器標(biāo)定絕大多數(shù)采用多位置的方法。具體包括無(wú)依托的六位置法和依托轉(zhuǎn)臺(tái)的六位置法。

無(wú)依托的六位置法的具體步驟為：首先設(shè)計(jì)需要采集三軸加速度數(shù)據(jù)的六個(gè)位置；然后依次將MEMS三軸加速度傳感器按六個(gè)位置放置，并采集其輸出的加速度數(shù)據(jù)；最后對(duì)采集到的六個(gè)位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算獲得加速度傳感器的零偏和刻度因子誤差。目前大疆等無(wú)人機(jī)廠家的產(chǎn)品都采用無(wú)依托六位置法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。雖然無(wú)依托六位置法對(duì)環(huán)境要求不高，僅需要一個(gè)平整的臺(tái)面即可。但由于六次測(cè)量只能建立起6個(gè)包含誤差參數(shù)的方程式，無(wú)法求解出全部9個(gè)誤差參數(shù)，因此無(wú)依托六位置法僅能夠標(biāo)定三軸零偏和三軸刻度因子6個(gè)靜態(tài)誤差參數(shù)，無(wú)法標(biāo)定軸間交叉誤差，而軸間交叉誤差是三軸MEMS三軸加速度傳感器用于感知載體姿態(tài)時(shí)的主要誤差來(lái)源，特別是對(duì)很大一部分物理正交的MEMS三軸加速度傳感器而言，軸間正交性很難保證，其軸間交叉誤差會(huì)比較嚴(yán)重。因此無(wú)依托六位置法無(wú)法標(biāo)定MEMS三軸加速度傳感器的全部靜態(tài)誤差參數(shù)，因此具有標(biāo)定效果較差的問(wèn)題。

依托轉(zhuǎn)臺(tái)的六位置法也比較常見(jiàn)，其步驟與無(wú)依托六位置法類似，不同在于需要將MEMS三軸加速度傳感器固定于轉(zhuǎn)臺(tái)上，并將轉(zhuǎn)臺(tái)移動(dòng)至設(shè)計(jì)的六個(gè)位置，采集相應(yīng)數(shù)據(jù)并處理可獲得加速度傳感器的零偏、刻度因子和軸間交叉誤差。依托轉(zhuǎn)臺(tái)的六位置法能夠?qū)EMS三軸加速度傳感器的每個(gè)軸與當(dāng)?shù)刂亓κ噶繉?duì)齊，能夠從建立起的6個(gè)方程直接得到9個(gè)靜態(tài)誤差參數(shù)的解析表達(dá)式。因此依托轉(zhuǎn)臺(tái)的六位置法能夠標(biāo)定包括三軸零偏、刻度因子和軸間交叉誤差在內(nèi)的全部9個(gè)靜態(tài)誤差參數(shù)，但轉(zhuǎn)臺(tái)的成本非常高，且體積大、不便移動(dòng)，無(wú)法用于現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種靜態(tài)誤差標(biāo)定系統(tǒng)及方法，以實(shí)現(xiàn)全面標(biāo)定靜態(tài)誤差，提高標(biāo)定靜態(tài)誤差的精度，降低標(biāo)定系統(tǒng)的體積和成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種靜態(tài)誤差標(biāo)定系統(tǒng)，所述標(biāo)定系統(tǒng)包括：三軸加速度傳感器、輔助裝置、水平臺(tái)面；

三軸加速度傳感器放置在水平臺(tái)面上，獲得六個(gè)位置；

三軸加速度傳感器放置在輔助裝置上，輔助裝置放置在水平臺(tái)面上，獲得三個(gè)位置。

可選的，所述輔助裝置包括凹槽，所述凹槽是由長(zhǎng)方體向下凹陷形成的。