一種mems三軸陀螺儀誤差標定方法
【專利摘要】本發明涉及一種MEMS三軸陀螺儀的誤差標定方法，屬于試驗【技術領域】。本發明方法通過建立MEMS三軸陀螺儀的誤差校正模型，采用雙軸速率轉臺對MEMS陀螺儀標定，采集得到MEMS陀螺儀在某一恒定速率場中不同姿態下的三軸傳感器輸出，通過最小二乘橢球擬合算法，得到了MEMS陀螺儀的常值誤差、標度因子誤差以及非正交誤差9個參數。本方法操作簡單、對標定設備要求低且標定時間短，適用于低成本MEMS陀螺儀的快速標定需求。
【專利說明】一種MEMS三軸陀螺儀誤差標定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種MEMS三軸陀螺儀的誤差標定方法，屬于試驗【技術領域】。
【背景技術】
[0002]MEMS 陀螺儀是一類應用 MEMS (MicroElectro-MechanicalSystem)技術制成的測量運動物體角速率的慣性測量單元，因其具有體積小、重量輕、成本低以及可靠性高等優點，從而推動微捷聯慣導系統的迅速發展，在無人機以及精確制導武器領域獲得廣泛的研究。但這類MEMS陀螺儀容易受自身材料、制造水平以及工作環境等一系列因素的影響，性能普遍不高。一般來講，陀螺的誤差主要分為確定性誤差及隨機誤差，前者主要指由擾動(敏感物理模型中的參數變化)和環境敏感(敏感環境的干擾)引起的誤差，后者主要指由不確定因素引起的隨機漂移，其中確定性誤差是微捷聯慣導系統最主要的誤差源。因此微捷聯慣導在使用之前必須通過標定實驗確定出MEMS陀螺儀的各項誤差系數，以在微捷聯慣導系統中對其進行補償。
[0003]傳統的標定方法包括靜態多位置方法和角速率試驗，如先用角速率試驗分離出標度因數和安裝誤差系數，然后進行8位置試驗，標出陀螺誤差系數中的常數項及與加速度一次方有關的誤差項。如果精度要求較高，需辨識全部的誤差系數，則需要增加試驗的位置數，可以采用24位置、36位置、48位置等。這種“位置+速率”標定方法需要精確的北向基準和很高的定位精度和調平精度，這些要求要靠高精度的尋北儀器和水平測量儀器才能實現。而且MEMS慣性器件和系統在標定時存在的兩個突出矛盾是失準角大和測量噪聲大，陀螺根本無法敏感地球的自轉角速率，以當地的地球自轉角速率矢量為參考基準標定安裝誤差比較困難。現有方法通過建立陀螺標度因數與輸入軸失準角之間的耦合關系數學模型，同時設計一種專用解耦測試設備，然后應用帶約束條件的非線性最小二乘法實現解耦，計算出IMU誤差模型參數，但這種方法需要額外的解耦設備，增加了標定設備的復雜度。此外可以通過在三軸速率轉臺的正交三軸上同時施加獨立的勻角速度輸入，經過坐標變換，使得陀螺坐標系各軸敏感到的角速度分量為正弦形式的交變角速度，從而能激發出陀螺儀所有動態誤差系數。但這種方法誤差分離技術較難，標定解算工作量大，且MEMS陀螺儀的陀螺零偏常值漂移較大，導致標定角度較低，不適合MEMS陀螺儀的標定。還有一種通過建立標定模型、采用卡爾曼濾波方法估計出誤差模型的最優值從而提供標定精度的方法，但這種方法計算量大，模型建立復雜，標定時間較長。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為克服現有MEMS三軸陀螺儀標定技術的不足，提供一種MEMS三軸陀螺儀誤差標定方法，能獲得MEMS三軸陀螺儀的常值誤差、刻度因子誤差以及三軸非正交誤差共9個誤差系數。
[0005]一種MEMS陀螺儀誤差標定方法，具體通過以下步驟實現:
[0006]步驟一，建立MEMS陀螺儀的誤差校正矩陣:
【權利要求】
1.一種MEMS三軸陀螺儀的誤差標定方法，其特征在于:具體包括如下步驟: 步驟一，建立MEMS陀螺儀的誤差校正矩陣:
2.根據權利要求1所述的一種MEMS三軸陀螺儀的誤差標定方法，其特征在于:步驟二中MEMS陀螺儀固定于雙軸轉臺上的方式能為:MEMS陀螺儀的X軸和Y軸與雙軸轉臺主軸和傾斜軸保持平行。
3.根據權利要求1所述的一種MEMS三軸陀螺儀的誤差標定方法，其特征在于:步驟二中MEMS陀螺儀固定于雙軸轉臺上的方式能為:MEMS陀螺儀的X軸和Z軸與雙軸轉臺主軸和傾斜軸保持平行。
【文檔編號】G01C25/00GK103808331SQ201410077433
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月5日 優先權日:2014年3月5日
【發明者】杜小菁, 蘭曉陽, 倪書豪, 翟俊儀, 涂海峰, 李懷建 申請人:北京理工大學