[發明專利]一種陀螺儀檢測量程擴展方法及系統

在審

• 申請號: 202210056765.1
• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN114440926A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 羅璋;張生志;余帥;李福;李龍;黃云朋
• 申請（專利權）人: 武漢元生創新科技有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 廉海濤

本發明提供一種陀螺儀檢測量程擴展方法及系統，方法包括：根據規律排布的多個加速度傳感器采集的載體當前時刻的加速度數據，計算出當前時刻載體的角加速度；基于卡爾曼濾波算法，將陀螺儀采集的載體當前時刻的角速度和計算出的所述角加速度進行融合，計算出當前時刻融合的真實角速度信息，并估計載體下一時刻角速度信息；其中，所述多個加速度傳感器和陀螺儀安裝于電路板上，所述電路板安裝于載體上。本發明將加速度計組合按照特定的排布規律進行安裝，系統同時接收加速度計組合的數據和陀螺儀角速度的數據，經過數據融合后，可以得到經過優化的角速度數據，該數據在超出系統中陀螺儀的量程后，仍然可以準確檢測角速度的值。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，更具體地，涉及一種陀螺儀檢測量程擴展方法及系統。

背景技術

陀螺儀是一種角速度傳感器，有其特定的檢測范圍，即量程。一般而言，針對不同的應用場景，會選用相應量程的陀螺儀器件進行角速度檢測。然而，相應的器件選型存在技術上、成本以及供應商的制約因素。

在工程技術領域，一般工程人員考慮到的是選用與應用場景匹配的相應量程的陀螺儀進行檢測，保證應用過程中不會超出量程。擴展陀螺儀量程的相關現有技術較少，目前提出的主要方案是用不同量程的陀螺儀來相互補充，從而提高低量程陀螺儀的檢測范圍，但是無法解決，當檢測范圍無相應量程的陀螺儀時的難題。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的技術問題，提供一種陀螺儀檢測量程擴擴展方法及系統。

根據本發明的第一方面，提供了一種陀螺儀檢測量程擴展方法，包括：根據規律排布的多個加速度傳感器采集的載體當前時刻的加速度數據，計算出當前時刻載體的角加速度；基于卡爾曼濾波算法，將陀螺儀采集的載體當前時刻的角速度和計算出的所述角加速度進行融合，計算出當前時刻融合的真實角速度信息，并估計載體下一時刻角速度信息；

其中，所述多個加速度傳感器和陀螺儀安裝于電路板上，所述電路板安裝于載體上。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以作出如下改進。

可選的，所述多個加速度傳感器按如下規律排布：定義電路板的面內平面坐標系XOY，在面內平面坐標系XOY內布置多個加速度傳感器和一個陀螺儀，其中，每一個加速度傳感器的位置與面內平面坐標系的原點的連線與其檢測軸方向垂直。

可選的，所述定義電路板的面內平面坐標系XOY，在面內平面坐標系XOY內布置多個加速度傳感器和一個陀螺儀，包括：將A1和A3分布在X軸，A1和A3的敏感軸平行于Y軸，A1與A3與原點距離分別為l₁和l₃，將A2和A4分布在Y軸，A2和A4的敏感軸平行于X軸，A2與A4與原點距離分別為l₂和l₄，其中，A1、A2、A3和A4為4個加速度傳感器；陀螺儀G1的檢測軸垂直于整個安裝平面。

可選的，所述根據規律排布的多個加速度傳感器采集的待測設備當前時刻的加速度數據，計算出當前時刻相應的角加速度，包括：

其中，α為角加速度，A_i(i＝1,2,3,4)為相應加速度傳感器的輸出的加速度數據，l_i(i＝1,2,3,4)為其特定排布的距離。

可選的，所述基于卡爾曼濾波算法，將陀螺儀采集的載體當前時刻的角速度和計算出的所述角加速度進行融合，計算出當前時刻融合的真實角速度信息，并估計載體下一時刻角速度信息，包括：將陀螺儀采集的載體當前時刻的角速度和計算出的所述角加速度作為測量值進行卡爾曼濾波，濾波后得到載體當前時刻融合的角速度信息以及估計下一時刻角速度信息。

可選的，所述將陀螺儀采集的載體當前時刻的角速度和計算出的所述角加速度作為測量值進行卡爾曼濾波，濾波后得到載體當前時刻融合的角速度信息以及估計下一時刻角速度信息，包括：