[发明专利]陀螺仪自校准装置及方法

权利要求书

1.一种陀螺仪自校准装置，包括信号发生器和信号处理电路，其中：

信号发生器，用于产生包括驱动信号和电激励信号的调制信号，所述调制信号用于驱动所述陀螺仪输出具有相移分量的电流信号；

信号处理电路，用于处理所述陀螺仪输出的具有相移分量的电流信号，得到电压值；

其中，基于所述调制信号中电激励信号的角速度与所述电压值之间存在的线性关系，在陀螺仪处于检测模态时，根据实验得到的陀螺仪在检测模态下和电激励信号进行自校准条件下的关系，将电激励信号进行自校准条件下电激励信号的角速度与电压的线性关系转换为工作条件下外部环境的旋转角速度与电压的线性关系，从而在检测模态下，通过测量陀螺仪系统的输出电压值，所述陀螺仪得到校准后的外界环境的旋转角速度；

其中，所述信号处理电路包括：

放大电路，用于将所述具有相移分量的电流信号转化为电压信号，并放大转化后的所述电压信号；

解调电路，用于将放大后的所述电压信号与所述调制信号相乘，得到解调信号，并输出至滤波电路；

滤波电路，用于滤除解调信号中的高频信号，得到所述电压值；

所述调制信号分为四个支路传输，其中第一支路作为I信号直接驱动所述陀螺仪，第二支路通过移相器作为Q信号驱动所述陀螺仪；第三支路和经由所述移相器的第四支路连接至所述信号处理电路中的解调电路。

2.如权利要求1所述的陀螺仪自校准装置，其中，所述电激励信号为调频信号。

3.如权利要求1所述的陀螺仪自校准装置，其中，所述放大电路包括：

跨阻放大器，用于将所述具有相移分量的电流信号转化为电压信号；

运算放大器，用于放大转化后的所述电压信号。

4.如权利要求1所述的陀螺仪自校准装置，其中，所述解调电路包括乘法器，用于将解调后的所述电压信号与所述调制信号相乘，输出至滤波电路。

5.如权利要求1所述的陀螺仪自校准装置，其中，所述滤波电路包括滤波器，用于滤除解调电路输出的信号中的高频信号，得到所述电压值；所述滤波器包括巴特沃斯低通滤波器、切比雪夫低通滤波器或贝塞尔低通滤波器。

6.如权利要求1所述的陀螺仪自校准装置，其中，所述陀螺仪输出的具有相移分量的电流信号包括：

与所述第一支路的调制信号相对应的I电流信号，以及与所述第二支路的调制信号相对应的Q电流信号；

相应的，所述信号处理电路包括两个支路，每一支路均包括所述的放大电路、解调电路和滤波电路，用于分别传输所述I电流信号和Q电流信号；所述第三支路连接至传输所述I电流信号支路中的解调电路；所述经由移相器的第四支路连接至传输所述Q电流信号支路中的解调信号。

7.如权利要求1所述的陀螺仪自校准装置，其中，所述陀螺仪为MEMS陀螺仪；所述MEMS陀螺仪包括二自由度微机械陀螺仪。

8.一种陀螺仪自校准方法，基于权利要求1至7中任一项所述的陀螺仪自校准装置，包括：

步骤1、调节信号发生器，使信号发生器产生包含驱动信号和电激励信号的调制信号，用于驱动所述陀螺仪；

步骤2、陀螺仪在所述调制信号的驱动下输出具有相移分量的电流信号；

步骤3、信号处理电路处理所述具有相移分量的电流信号，得到电压值；

步骤4、重复步骤1～3，得到包含不同角速度电激励信号的至少两个调制信号及相对应的至少两个不同的电压值；

根据所述至少两个调制信号中电激励信号的角速度及相对应的至少两个不同的电压值，得到所述电激励信号的角速度与所述电压值的线性关系曲线，基于此线性关系，所述陀螺仪得到校准后的外界环境的旋转角速度。