[发明专利]一种基于动态补偿的陀螺仪误差标定方法

权利要求书

1.一种基于动态补偿的陀螺仪误差标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，安装微型惯性测量单元MIMU，并利用数字电压源为该MIMU进行供电；

步骤二，利用高精度三轴转台采集X、Y、Z三个轴向的陀螺仪的原始数据；

步骤三，计算陀螺仪的标定系数及零偏；

步骤四，利用标定系数进行第一次标定，并结合角速率误差的实际情况使用动态补偿算法，对标定系数进行第一次标定之后的陀螺仪数据再次优化处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态补偿的陀螺仪误差标定方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：将MIMU安装在高精度三轴转台的台面上，连接无误之后，设置初始位置，并使用数字电压源为MIMU提供合适的电压。

3.根据权利要求1所述的一种基于动态补偿的陀螺仪误差标定方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：采集陀螺仪角速率的原始数据；依次转动高精度三轴转台的内环和中环，分别为X、Y、Z三个轴向的陀螺仪提供输入角速率；输入角速率-300°/s以10°/s逐渐递增到+300°/s，同时在每个角速率稳定之后，每组采集至少500行三个轴MEMS陀螺仪的原始数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于动态补偿的陀螺仪误差标定方法，其特征在于，所述步骤三：计算陀螺仪的标定系数及零偏，具体包括：

首先，将采集到的X、Y、Z三个轴向陀螺仪的原始数据，分别通过MATLAB计算各个轴在每组输入角速率下的平均值，以高精度三轴转台的输入角速率为理论值输入，MIMU中陀螺仪的原始数据为实际输出值；

计算如公式(1)所示：

公式(1)中，i依次代表X、Y、Z三个轴，为高精度三轴转台的输入角速率，为MIMU中陀螺仪相应角速率的实际输出值，为MIMU中陀螺仪的坐标系与载体坐标系之间的转换矩阵；

同时，对变换矩阵简化，可得公式(2)；

由公式(1)代入公式(2)，可得MIMU中陀螺仪相应角速率的实际输出如式(3)所示。

式(3)中，B_xx，B_xy，B_xz，B_yx，B_yy，B_yz，B_zx，B_zy，B_zz为标定陀螺仪误差的9个标定系数。

5.根据权利要求1所述的一种基于动态补偿的陀螺仪误差标定方法，其特征在于，所述步骤四具体包括：

首先，通过标定系数B_ii来对陀螺仪的角速率进行第一次，若角速率误差存在明显的线性关系，则使用动态补偿算法，对在相应线性关系区域的角速率进行动态补偿，对利用标定系数进行第一次标定之后陀螺仪的角速率数据再次优化处理。其算法表达式如公式(4)示。

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

公式(4)中，gyr_out为陀螺仪角速率的实际输出值，G_out为陀螺仪通过动态补偿之后的角速率实际输出值，k和b依次为陀螺仪角速率实际输出和输出与输入之间的线性关系的斜率和截距。

6.根据权利要求5所述的一种基于动态补偿的陀螺仪安装误差标定方法，其特征在于，所述动态补偿算法具体包括：

a.首先，将MIMU再次安装在高精度三轴转台内环的平台上，并利用数字电压源为其提供5V左右的电压；

b.转动高精度三轴转台，依次采集第一次标定之后陀螺仪角速率误差较大的区间相应的角速率数据。

c.计算b中采集到的角速率与高精度三轴转台输入的标准角速率之间的误差，并将该误差与标准输入角速率通过Origin软件进行拟合，观察拟合曲线中斜率的变化情况(斜率相近的角速率划分在同一个区间内)，依次划分不同斜率的区间。

d.将c中划分得到的角速率区间依次拟合，得到每个角速率区间内相应误差与标准输入之间线性关系的斜率与截距。

e.将d中拟合得到的斜率与截距依次带入划分的不同角速率区间，即第二次标定之后的角速率＝第一次标定之后的角速率(实际输出的角速率)-(斜率*第一次标定之后的角速率+截距)，以此实现角速率误差的动态补偿。若二次标定之后的角速率误差仍然不满足要求，可以通过修改截距来进行适当的调整即可。