[发明专利]一种基于动态补偿的陀螺仪误差标定方法

说明书

本发明请求保护一种基于动态补偿的陀螺仪误差标定方法，该方法通过转动高精度三轴转台，同时依次采集MIMU中X、Y、Z三个轴向陀螺仪的初始数据，其次，根据采集到的原始数据求出陀螺仪输出和输入之间的标定系数和零偏，然后通过标定系数来进行第一次标定陀螺仪，最后利用动态补偿的方法在第一次标定后的基础上再次进行分段优化，这样可以有效地避免由于角速率的动态范围越大，MIMU中的陀螺仪对角速率就越敏感而导致无法较为准确地通过标定系数来标定陀螺仪角速率的问题，从而进一步对陀螺仪的安装误差进行修正。实验结果表明：基于动态补偿的陀螺仪误差标定方法与仅通过标定系数来标定陀螺仪误差的方法相比，角速率误差下降了70.29％，有效的降低了陀螺仪的误差。

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，涉及一种基于动态补偿的陀螺仪误差标定方法。

背景技术

近年来，随着惯性导航技术领域的快速发展，微型惯性测量单元(Micro InertialMeasurement Unit,MIMU)具有体积小，成本低，可靠性高，测量范围大等优点，由此，在惯导系统中发挥着十分重要的作用，是必不可少的惯性器件。然而，在实际应用中，MIMU的陀螺仪肯定会存在误差，各个敏感轴之间会产生耦合效应；尤其是对高精度陀螺仪来说，就算是微小的误差，都会严重降低陀螺仪的测量精度。因此，如何精确地标定误差，这是惯导系统研究领域中的一个比较重要研究内容。

针对陀螺仪误差标定中存在的问题，已有一些研究人员和学者提出了不同的方法来降低陀螺仪的误差：文献(赵剑波,彭军,仝哲旭.随机角振动激励下的陀螺仪动态特性校准方法[J].中国惯性技术学报,2021,29(05):696-700.)提出利用角振动台的原光栅信号进行解算，以此得到随机角振动信号，并将陀螺仪的输出信号进行加窗与重叠的方式，计算滤波后的信号来辨识出被标定陀螺仪的频响函数，虽然该方法不需要逐个角速率进行标定，同时也可以得到比较好的角速率精度，但是对于陀螺仪的数据处理来说，较为复杂。文献(陈海明,李荣冰,王双甲,刘建业.MEMS陀螺仪的高精度标定方法[J].导航定位与授时,2022,9(05):179-185.)提出了一种16位置的转台标定方案，利用两组角速率来求解误差，并以对地球自转角速率的误差作为评估依据，但是这对陀螺仪的线性范围不能全部进行标定，具有一定的局限性。文献(龚大伟.微惯性姿态测量系统的MEMS传感器校准与补偿算法研究[D].重庆邮电大学,2016.)中提出了对陀螺仪三个轴向的安装误差进行误差模型补偿，以此提高陀螺仪角速率的精度，虽然补偿模型可以有效地降低陀螺仪的安装误差，但是对于较大动态范围的陀螺仪来说，其角速率对标定系数的敏感度较大，所以无法准确地通过补偿标定系数的方法来稳定提高陀螺仪角速率的精度。

CN104101363B，一种用于旋转载体横向姿态测量的陀螺仪动态标定方法，一种用于旋转载体横向姿态测量的陀螺仪动态标定方法，先将陀螺仪安装在旋转载体中，再将旋转载体安装在高速转台上。然后采用速率试验法，由陀螺仪误差模型辨识出陀螺仪各个方向陀螺相对于滚动方向的安装误差并得到补偿系数，将补偿系数在线写入处理器FLASH中。最后对标定结果进行判断。该发明不但消除了二次安装带来的安装误差，也消除了陀螺在陀螺仪中的一次安装误差，陀螺仪测量精度明显提高。标定时，将补偿系数在线写入陀螺仪内部的处理器FLASH中，不仅保存了实验数据，还避免了代码的再次烧写，大大减轻了标定工作量。然而，若在二次标定之后的误差仍然较大时，则需要不断地进行重新标定，直到满足要求为止；而在本发明中，若是二次标定之后误差还是不满足所要求的范围内时，可以直接通过修改线性关系中截距的值即可，极大地简化了这一情况下的误差标定方案。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种基于动态补偿的陀螺仪误差标定方法。本发明的技术方案如下：

一种基于动态补偿的陀螺仪误差标定方法，其包括以下步骤：

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；