[發(fā)明專利]一種基于動態(tài)補(bǔ)償?shù)耐勇輧x誤差標(biāo)定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310144442.2
• 申請日: 2023-02-21
• 公開（公告）號: CN116147662A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉宇;姜曉娟;歐毅;黎人溥;姜晗;陳越川;林非凡;賀光瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 重慶市恒信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

1.一種基于動態(tài)補(bǔ)償?shù)耐勇輧x誤差標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，安裝微型慣性測量單元MIMU，并利用數(shù)字電壓源為該MIMU進(jìn)行供電；

步驟二，利用高精度三軸轉(zhuǎn)臺采集X、Y、Z三個軸向的陀螺儀的原始數(shù)據(jù)；

步驟三，計算陀螺儀的標(biāo)定系數(shù)及零偏；

步驟四，利用標(biāo)定系數(shù)進(jìn)行第一次標(biāo)定，并結(jié)合角速率誤差的實際情況使用動態(tài)補(bǔ)償算法，對標(biāo)定系數(shù)進(jìn)行第一次標(biāo)定之后的陀螺儀數(shù)據(jù)再次優(yōu)化處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動態(tài)補(bǔ)償?shù)耐勇輧x誤差標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟一具體包括：將MIMU安裝在高精度三軸轉(zhuǎn)臺的臺面上，連接無誤之后，設(shè)置初始位置，并使用數(shù)字電壓源為MIMU提供合適的電壓。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動態(tài)補(bǔ)償?shù)耐勇輧x誤差標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟二具體包括：采集陀螺儀角速率的原始數(shù)據(jù)；依次轉(zhuǎn)動高精度三軸轉(zhuǎn)臺的內(nèi)環(huán)和中環(huán)，分別為X、Y、Z三個軸向的陀螺儀提供輸入角速率；輸入角速率-300°/s以10°/s逐漸遞增到+300°/s，同時在每個角速率穩(wěn)定之后，每組采集至少500行三個軸MEMS陀螺儀的原始數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動態(tài)補(bǔ)償?shù)耐勇輧x誤差標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟三：計算陀螺儀的標(biāo)定系數(shù)及零偏，具體包括：

首先，將采集到的X、Y、Z三個軸向陀螺儀的原始數(shù)據(jù)，分別通過MATLAB計算各個軸在每組輸入角速率下的平均值，以高精度三軸轉(zhuǎn)臺的輸入角速率為理論值輸入，MIMU中陀螺儀的原始數(shù)據(jù)為實際輸出值；

計算如公式(1)所示：

公式(1)中，i依次代表X、Y、Z三個軸，為高精度三軸轉(zhuǎn)臺的輸入角速率，為MIMU中陀螺儀相應(yīng)角速率的實際輸出值，為MIMU中陀螺儀的坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣；

同時，對變換矩陣簡化，可得公式(2)；

由公式(1)代入公式(2)，可得MIMU中陀螺儀相應(yīng)角速率的實際輸出如式(3)所示。

式(3)中，B_xx，B_xy，B_xz，B_yx，B_yy，B_yz，B_zx，B_zy，B_zz為標(biāo)定陀螺儀誤差的9個標(biāo)定系數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動態(tài)補(bǔ)償?shù)耐勇輧x誤差標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟四具體包括：

首先，通過標(biāo)定系數(shù)B_ii來對陀螺儀的角速率進(jìn)行第一次，若角速率誤差存在明顯的線性關(guān)系，則使用動態(tài)補(bǔ)償算法，對在相應(yīng)線性關(guān)系區(qū)域的角速率進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償，對利用標(biāo)定系數(shù)進(jìn)行第一次標(biāo)定之后陀螺儀的角速率數(shù)據(jù)再次優(yōu)化處理。其算法表達(dá)式如公式(4)示。

G_out＝gyr_out-(k·gyr_out+b)???????????????????????(4)

公式(4)中，gyr_out為陀螺儀角速率的實際輸出值，G_out為陀螺儀通過動態(tài)補(bǔ)償之后的角速率實際輸出值，k和b依次為陀螺儀角速率實際輸出和輸出與輸入之間的線性關(guān)系的斜率和截距。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于動態(tài)補(bǔ)償?shù)耐勇輧x安裝誤差標(biāo)定方法，其特征在于，所述動態(tài)補(bǔ)償算法具體包括：

a.首先，將MIMU再次安裝在高精度三軸轉(zhuǎn)臺內(nèi)環(huán)的平臺上，并利用數(shù)字電壓源為其提供5V左右的電壓；

b.轉(zhuǎn)動高精度三軸轉(zhuǎn)臺，依次采集第一次標(biāo)定之后陀螺儀角速率誤差較大的區(qū)間相應(yīng)的角速率數(shù)據(jù)。

c.計算b中采集到的角速率與高精度三軸轉(zhuǎn)臺輸入的標(biāo)準(zhǔn)角速率之間的誤差，并將該誤差與標(biāo)準(zhǔn)輸入角速率通過Origin軟件進(jìn)行擬合，觀察擬合曲線中斜率的變化情況(斜率相近的角速率劃分在同一個區(qū)間內(nèi))，依次劃分不同斜率的區(qū)間。

d.將c中劃分得到的角速率區(qū)間依次擬合，得到每個角速率區(qū)間內(nèi)相應(yīng)誤差與標(biāo)準(zhǔn)輸入之間線性關(guān)系的斜率與截距。

e.將d中擬合得到的斜率與截距依次帶入劃分的不同角速率區(qū)間，即第二次標(biāo)定之后的角速率＝第一次標(biāo)定之后的角速率(實際輸出的角速率)-(斜率*第一次標(biāo)定之后的角速率+截距)，以此實現(xiàn)角速率誤差的動態(tài)補(bǔ)償。若二次標(biāo)定之后的角速率誤差仍然不滿足要求，可以通過修改截距來進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整即可。