[發明專利]陀螺儀零偏誤差補償方法

在審

• 申請號: 202111006218.4
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113642249A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 劉寧;宋一平;陳榮;蘇中;袁超杰;雷明;李羚;李擎
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G01C25/00;G06F119/08
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 張文華

本申請公開了一種陀螺儀零偏誤差補償方法。其中，該方法包括：獲取當前時刻待檢測陀螺儀的外殼內部的第一溫度；將第一溫度輸入至長短期記憶LSTM神經網絡模型進行分析，得到待檢測陀螺儀的零偏誤差值，其中，零偏誤差值為在第一溫度下待檢測陀螺儀的零偏值與標準零偏值的差值，其中，標準零偏值為待檢測陀螺儀在預定溫度下輸入信號為零時的測量值；將零偏誤差值與標準零偏值相加，得到目標補償值。本申請解決了由于相關技術中基于神經網絡模型補償陀螺儀的零偏，造成的擬合過度或者不足，以及預測結果不準確的技術問題。

技術領域

本申請涉及陀螺儀校正領域，具體而言，涉及一種陀螺儀零偏誤差補償方法。

背景技術

現有的溫度補償方法包括兩種，即常規的統計方法和人工智能方法。通過統計方法、模糊算法等手段建立陀螺的近似溫度模型，如多項式模型，并應用此模型對陀螺零偏誤差進行補償。通常，熱校準通過利用多項式擬合，找到適當的實驗數據中的最小二乘多項式。在氣候室內進行實驗室測試時，多項式存在某些缺點，它適用于微機電陀螺儀校準，但不足以模擬突然變化的小范圍溫度間隔和傳感器滯后的偏差趨勢。還有一種溫度補償方法是通過PID控制算法實現陀螺儀的恒溫控制，以及應用DSP硬件補償系統將軟硬件結合。隨著技術的不斷發展，神經網絡技術、小波分析技術也得到了廣泛的應用。但采用傳統的方法進行溫度誤差補償的過程中會產生龐大的工作量，并且在精度方面還有很大的提升空間。為了進一步對陀螺儀輸出誤差進行矯正，目前人工智能作為一種新興技術，可以通過學習一種深層非線性網絡結構，模擬更加復雜的函數，提高溫度模型的準確性，為后續的溫度誤差補償奠定了基礎。但還是存在許多問題，有學者利用最小二乘法建立了一種零偏溫度補償模型,擬合出陀螺儀輸出與溫度之間的函數關系，并用該模型對新測的試驗數據進行了預測補償。多項式的次數越高就越精確,但系統的計算量亦會隨之增大,因此需做權衡。隨后針對傳統的多項式模型難以精確表達零偏隨溫度變化的問題,有學者提出了一種基于灰色模型和RBF神經網絡的MEMS陀螺溫度補償方法，用灰色模型對數據進行預處理,以減小原始數據的噪聲，然后用降噪后的樣本數據對RBF神經網絡進行訓練，并有效的進行溫度補償，另外，還可以利用BP神經網絡良好的非線性建模能力來補償陀螺儀的溫度漂移，但這兩種神經網絡模型的泛化性能不佳，且熟練數據量較大，可能存在擬合不足和擬合過度的問題，因而造成預測結果不準確。

針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本申請實施例提供了一種陀螺儀零偏誤差補償方法，以至少解決由于相關技術中基于神經網絡模型補償陀螺儀的零偏，造成的擬合過度或者不足，以及預測結果不準確的技術問題。

根據本申請實施例的一個方面，提供了一種陀螺儀零偏誤差補償方法，包括：獲取當前時刻待檢測陀螺儀的外殼內部的第一溫度；將第一溫度輸入至長短期記憶LSTM神經網絡模型進行分析，得到待檢測陀螺儀的零偏誤差值，其中，零偏誤差值為在第一溫度下待檢測陀螺儀的零偏值與標準零偏值的差值，標準零偏值為待檢測陀螺儀在預定溫度下輸入信號為零時的測量值；將零偏誤差值與標準零偏值相加，得到目標補償值。

可選地，陀螺儀放置在溫箱內，溫箱的溫度大于第一閾值且小于第二閾值，將第一溫度輸入至長短期記憶LSTM神經網絡模型之前，方法還包括：檢測陀螺儀金屬外部的內部溫度，在陀螺儀金屬外部的內部溫度達到第一閾值后，間隔第一預定時長后，每間隔第二預定時長采集內部溫度的第一變化數據以及陀螺儀的第一輸出值；在溫箱的溫度達到第二閾值后，間隔第三預定時長采集陀螺儀金屬外部的內部溫度的第二變化數據以及陀螺儀的第二輸出值；將第一變化數據、第二變化、第一輸出值以及第二輸出值組成的數據集，確定為初始LSTM神經網絡模型的訓練集；基于訓練集對初始LSTM神經網絡模型進行訓練得到LSTM神經網絡模型。