[发明专利]一种基于MEMS陀螺的寻北仪寻北方法

说明书

本发明公开了一种基于MEMS陀螺的寻北仪寻北方法，寻北时，采用如下步骤对寻北仪的采样信号进行温度补偿：实时采集寻北仪内部的温度信号和陀螺仪采样信号；对采集到的温度信号和陀螺仪采样信号进行傅里叶变换，分别得到温度信号的频域信号和采样信号的频域信号；将温度信号的频域信号中基频的幅值与采样信号的频域信号中基频的幅值相除，得到比较系数a；将温度信号的频域信号中各频率的幅值除以比较系数a，得到温度补偿频域信号；将采样信号的频域信号中各频率的幅值减去温度补偿频域信号中相同频率的幅值，得到补偿后的采样信号的频域信号。本发明具有无需事先标定，实现难度较低，补偿时间短，补偿精度高，有利于提高寻北精度等优点。

技术领域

本发明涉及惯性寻北技术领域，特别的涉及一种基于MEMS陀螺的寻北仪寻北方法。

背景技术

寻北仪作为一种指示方位的仪器，不仅在卫星、导弹、高精度惯性导航系统初始初对准等国防高科技领域得到广泛的应用，而且在地球物理探测、煤矿开采、大地测量、矿山、地下钻井工程、隧道挖掘以及无人驾驶汽车自动驾驶系统、车载定位定向导航系统等民用领域得到广泛应用。

针对煤矿开采、矿山、地下钻井工程、隧道挖掘等民用领域，由于无法获取外界信息辅助，通常采用以陀螺仪为核心的惯性寻北仪，目前，随着技术的发展，基于MEMS陀螺仪的寻北仪逐渐开始使用，目前，基于MEMS陀螺仪的寻北仪由于MEMS陀螺仪的零偏漂移较大，为得到较高的检测精度，通常采用连续旋转调制的方式，通过解调寻北信号，滤去除该旋转惯量以外的其他信号干扰以滤去零偏漂移的影响。然而，MEMS陀螺仪的零偏漂移受温度的影响较大，且温度与零偏漂移呈一定的线性关系。

当前的温度补偿方法是在固定的几个温度环境中，对同一型号的陀螺仪在该温度环境下的零偏漂移进行标定，标定出该温度环境下对应的误差，将其按线性拟合方式对传感器进行补偿，实现难度较大，补偿时间长。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种无需事先标定，实现难度较低，补偿时间短，补偿精度高，有利于提高寻北精度的基于MEMS陀螺的寻北仪寻北方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于MEMS陀螺的寻北仪寻北方法，其特征在于，寻北时，采用如下步骤对寻北仪的采样信号进行温度补偿：

S1、实时采集寻北仪内部的温度信号和陀螺仪采样信号；

S2、对采集到的温度信号和陀螺仪采样信号进行傅里叶变换，分别得到温度信号的频域信号和采样信号的频域信号；

S3、将温度信号的频域信号中基频的幅值与采样信号的频域信号中基频的幅值相除，得到比较系数a；

S4、将温度信号的频域信号中各频率的幅值除以比较系数a，得到温度补偿频域信号；

S5、将采样信号的频域信号中各频率的幅值减去温度补偿频域信号中相同频率的幅值，得到补偿后的采样信号的频域信号。

由于温度与零偏漂移呈线性关系，即不同温度下，零点漂移的值与温度值之间具有固定的比例关系，同时，温度变化相比于陀螺仪旋转速度较为缓慢，在低频处突出的幅值就是温度变化引起陀螺仪变化的影响，因此，将温度信号的频域信号中基频的幅值与采样信号的频域信号中基频的幅值相除，就可以得到温度值与零点漂移值之间的比较系数a，同时，将温度信号的频域信号中各频率的幅值均处于比较系数a，也就是得到了温度信号的频域信号中各频率所对应的补偿值，最后，将采样信号的频域信号中各频率的幅值减去温度补偿频域信号中相同频率的幅值，就可以充分而完全地去除温度对零点漂移的影响，从而提高寻北精度，该方法无需事先标定，实现难度较低，补偿时间短，补偿精度高。

作为优化，补偿前，先获取如下结构的寻北仪，包括设置在内部的陀螺仪和用于采集内部温度信号的温度传感器。