[發(fā)明專利]一種基于動態(tài)補償的陀螺儀誤差標定方法

在審

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• 申請日: 2023-02-21
• 公開（公告）號: CN116147662A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設計）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）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

本發(fā)明請求保護一種基于動態(tài)補償的陀螺儀誤差標定方法，該方法通過轉動高精度三軸轉臺，同時依次采集MIMU中X、Y、Z三個軸向陀螺儀的初始數據，其次，根據采集到的原始數據求出陀螺儀輸出和輸入之間的標定系數和零偏，然后通過標定系數來進行第一次標定陀螺儀，最后利用動態(tài)補償的方法在第一次標定后的基礎上再次進行分段優(yōu)化，這樣可以有效地避免由于角速率的動態(tài)范圍越大，MIMU中的陀螺儀對角速率就越敏感而導致無法較為準確地通過標定系數來標定陀螺儀角速率的問題，從而進一步對陀螺儀的安裝誤差進行修正。實驗結果表明：基于動態(tài)補償的陀螺儀誤差標定方法與僅通過標定系數來標定陀螺儀誤差的方法相比，角速率誤差下降了70.29％，有效的降低了陀螺儀的誤差。

技術領域

本發(fā)明屬于慣性導航技術領域，涉及一種基于動態(tài)補償的陀螺儀誤差標定方法。

背景技術

近年來，隨著慣性導航技術領域的快速發(fā)展，微型慣性測量單元(Micro?InertialMeasurement?Unit,MIMU)具有體積小，成本低，可靠性高，測量范圍大等優(yōu)點，由此，在慣導系統中發(fā)揮著十分重要的作用，是必不可少的慣性器件。然而，在實際應用中，MIMU的陀螺儀肯定會存在誤差，各個敏感軸之間會產生耦合效應；尤其是對高精度陀螺儀來說，就算是微小的誤差，都會嚴重降低陀螺儀的測量精度。因此，如何精確地標定誤差，這是慣導系統研究領域中的一個比較重要研究內容。

針對陀螺儀誤差標定中存在的問題，已有一些研究人員和學者提出了不同的方法來降低陀螺儀的誤差：文獻(趙劍波,彭軍,仝哲旭.隨機角振動激勵下的陀螺儀動態(tài)特性校準方法[J].中國慣性技術學報,2021,29(05):696-700.)提出利用角振動臺的原光柵信號進行解算，以此得到隨機角振動信號，并將陀螺儀的輸出信號進行加窗與重疊的方式，計算濾波后的信號來辨識出被標定陀螺儀的頻響函數，雖然該方法不需要逐個角速率進行標定，同時也可以得到比較好的角速率精度，但是對于陀螺儀的數據處理來說，較為復雜。文獻(陳海明,李榮冰,王雙甲,劉建業(yè).MEMS陀螺儀的高精度標定方法[J].導航定位與授時,2022,9(05):179-185.)提出了一種16位置的轉臺標定方案，利用兩組角速率來求解誤差，并以對地球自轉角速率的誤差作為評估依據，但是這對陀螺儀的線性范圍不能全部進行標定，具有一定的局限性。文獻(龔大偉.微慣性姿態(tài)測量系統的MEMS傳感器校準與補償算法研究[D].重慶郵電大學,2016.)中提出了對陀螺儀三個軸向的安裝誤差進行誤差模型補償，以此提高陀螺儀角速率的精度，雖然補償模型可以有效地降低陀螺儀的安裝誤差，但是對于較大動態(tài)范圍的陀螺儀來說，其角速率對標定系數的敏感度較大，所以無法準確地通過補償標定系數的方法來穩(wěn)定提高陀螺儀角速率的精度。

CN104101363B，一種用于旋轉載體橫向姿態(tài)測量的陀螺儀動態(tài)標定方法，一種用于旋轉載體橫向姿態(tài)測量的陀螺儀動態(tài)標定方法，先將陀螺儀安裝在旋轉載體中，再將旋轉載體安裝在高速轉臺上。然后采用速率試驗法，由陀螺儀誤差模型辨識出陀螺儀各個方向陀螺相對于滾動方向的安裝誤差并得到補償系數，將補償系數在線寫入處理器FLASH中。最后對標定結果進行判斷。該發(fā)明不但消除了二次安裝帶來的安裝誤差，也消除了陀螺在陀螺儀中的一次安裝誤差，陀螺儀測量精度明顯提高。標定時，將補償系數在線寫入陀螺儀內部的處理器FLASH中，不僅保存了實驗數據，還避免了代碼的再次燒寫，大大減輕了標定工作量。然而，若在二次標定之后的誤差仍然較大時，則需要不斷地進行重新標定，直到滿足要求為止；而在本發(fā)明中，若是二次標定之后誤差還是不滿足所要求的范圍內時，可以直接通過修改線性關系中截距的值即可，極大地簡化了這一情況下的誤差標定方案。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在解決以上現有技術的問題。提出了一種基于動態(tài)補償的陀螺儀誤差標定方法。本發(fā)明的技術方案如下：

一種基于動態(tài)補償的陀螺儀誤差標定方法，其包括以下步驟：

步驟一，安裝微型慣性測量單元MIMU，并利用數字電壓源為該MIMU進行供電；

步驟二，利用高精度三軸轉臺采集X、Y、Z三個軸向的陀螺儀的原始數據；