[發明專利]磁力計信息輔助的MEMS陀螺儀標定方法及標定系統

有效

• 申請號: 202110113501.0
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112945271B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 徐祥;孫逸帆;李鳳;陳洋豪
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 吳竹慧

1.一種磁力計信息輔助的MEMS陀螺儀標定方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取傳感器實時數據，所述傳感器實時數據包括實時陀螺儀數據和磁力計數據,所述實時陀螺儀數據包括運動的陀螺儀數據；

S2、對所述磁力計數據進行標定處理，獲得標定后的磁力計數據；

S3、標定后的磁力計數據與運動的陀螺儀數據構建方程，利用遞推最小二乘法對參數迭代估計直至數據終止，獲得MEMS陀螺儀的誤差參數的估計值；

S4、根據MEMS陀螺儀的誤差參數的估計值對MEMS陀螺儀進行標定處理；

其中，所述S2具體包括:

對獲取的磁力計數據進行標定處理，定義標定磁力計所需參考坐標系：

b代表載體坐標系，其表示捷聯慣性導航系統三軸正交坐標系，其x軸、y軸和z軸分別指向載體的右-前-上；

s代表非正交坐標系，其表示MEMS磁力計三軸非正交坐標系，表示其x軸、y軸和z軸與載體坐標系下的x軸、y軸和z軸存在一定的角度偏差；

n代表導航坐標系，其表示載體所在位置的地理坐標系，其三軸分別指向當地東向、北向和天向；

根據MEMS磁力計結構，得到MEMS磁力計在非正交坐標系下的輸出模型：

其中，m^s表示MEMS磁力計在非正交系下的矢量輸出；S表示MEMS磁力計的標度因子誤差矩陣；C_no表示MEMS磁力計的非正交誤差矩陣；表示由導航坐標系轉向載體坐標系的方向余弦矩陣；mⁿ表示地磁矢量在導航坐標系下的投影；b表示MEMS磁力計的零偏誤差矢量；ε表示MEMS磁力計的隨機噪聲矢量；

根據MEMS磁力計在非正交坐標系下的輸出，在最優估計模型下構建出MEMS磁力計極大似然函數F：

其中，k表示測量數據的標簽，代表第k次的測量；表示MEMS磁力計在非正交坐標系下第k次的矢量輸出；表示地磁矢量在載體坐標系下第k次投影；λ_k表示拉格朗日常數；

通過牛頓法對MEMS磁力計極大似然函數F進行估計：

其中，i表示牛頓法迭代次數，代表第i次的迭代；X⁽ⁱ⁺¹⁾代表第i+1次迭代中的MEMS磁力計誤差參數估計值；X⁽ⁱ⁾代表第i次迭代中的MEMS磁力計誤差參數估計值；代表第i次迭代中極大似然函數F的黑塞矩陣；代表第i次迭代中極大似然函數F的雅克比向量；

通過牛頓法計算得出MEMS磁力計的誤差參數值，利用MEMS磁力計標定模型進行標定：

m^b＝R_m(m^s-b)，

其中，m^b表示MEMS磁力計的輸出在載體坐標系下的投影；R_m代表通過極大似然估計法估計出MEMS磁力計的，關于標度因子與非正交誤差的耦合項的誤差補償矩陣；b表示通過極大似然估計法估計出的零偏誤差的補償向量。

2.如權利要求1所述的磁力計信息輔助的MEMS陀螺儀標定方法，其特征在于，在S1中，所述實時陀螺儀數據還包括靜止的陀螺儀數據；所述S1與S3之間還包括：

根據靜止的MEMS陀螺儀數據，獲得MEMS陀螺儀隨機噪聲的方差大小；

根據MEMS陀螺儀隨機噪聲的方差大小設定遞推最小二乘法初始條件中噪聲協方差矩陣。

3.如權利要求2所述的磁力計信息輔助的MEMS陀螺儀標定方法，其特征在于，所述S1與S3之間還包括：

根據MEMS陀螺儀誤差參數特性設定MEMS陀螺儀誤差參數的理想值。

4.如權利要求3所述的磁力計信息輔助的MEMS陀螺儀標定方法，其特征在于，所述S1與S3之間還包括：

根據經驗值設定誤差協方差矩陣。