一种陀螺仪零偏估计方法技术

本发明专利技术公开了一种陀螺仪零偏估计方法，包括以下步骤：S1、在对准阶段，采集i组陀螺仪X、Y、Z轴的测量值Xgi、Ygi、Zgi，以及对应的加速度计X、Y、Z轴的测量值Xai、Yai、Zai，并得到所述每组所述加速度计X、Y、Z轴的测量值的平方和Sai＝Xai2+Yai2+Zai2；S2、分别计算i组Xgi、Ygi、Zgi、Sai的平均值和方差，分别得到其平均值，方差；S3、每间隔预定频率，按照步骤S1中的采集方法，采集一次陀螺仪和加速度计的X、Y、Z轴当前数据并对应得到Xgk、Ygk、Zgk、Sak；S4、判定步骤S3中得到的Sak是否满足不等式：Avg_Sa*(1‑Var_Sa)≤Sak≤Avg_Sa*(1+Var_Sa)，若是，则将Avg_Xg、Avg_Yg、Avg_Zg作为陀螺仪零偏估计值的初始值带入最小二乘估计器中，同时将Xgk、Ygk、Zgk、Sak带入所述最小二乘估计器中，得到更新的零偏估计值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及惯性导航系统
，特别涉及一种陀螺仪零偏估计方法。
技术介绍
随着工业化4.0、智能机器人、无人机等的发展，越来越多的应用领域需要用到惯性导航器件，为其提供惯性值的测量，如转动惯量、加速度值、姿态角信息等。目前主要是利用加速度计和陀螺仪原始数据进行粗对准，然后利用对准结果对IMU(Inertial measurement unit惯性测量单元，其中包含陀螺仪和加速度计)进行调整(IMU固定在转台上，利用转台将IMU进行旋转，旋转角度与对准结果的角度相反，这样就将IMU调整到了地理坐标系，但是有一定的误差)，然后根据旋转方案对IMU进行一系列翻转，翻转前已进入导航状态，由于翻转过程产生速度误差，利用最小二乘法将速度误差作为观测量，计算出需要标定的误差参数。然而现有的方案存在如下问题，其余旋转位置均利用第一次调整后的位置作为基准，这样每次调整都会使误差积累越来越大，因此，传统的陀螺仪零偏估计方法，只能在静态下进行，使得在动态中的应用系统无法得到准确的陀螺仪零偏估计值，进而得到带有较大误差的惯性测量值，传统的使计算出的误差参数的准确度严重下降，甚至无法正常工作。
技术实现思路
本专利技术在于克服现有技术的上述不足，提供一种能够减小误差、提高准确度的陀螺仪零偏估计方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种陀螺仪零偏估计方法，包括以下步骤：S1、在对准阶段，采集i组陀螺仪X、Y、Z轴的测量值Xgi、Ygi、Zgi，以及对应的加速度计X、Y、Z轴的测量值Xai、Yai、Zai，并得到所述每组所述加速度计X、Y、Z轴的测量值的平方和Sai＝Xai2+Yai2+Zai2，其中i为正整数；S2、分别计算i组Xgi、Ygi、Zgi、Sai的平均值和方差，分别得到其平均值表示为Avg_Xg、Avg_Yg、Avg_Zg、Avg_Sa，方差表示为Var_Xg、Var_Yg、Var_Zg、Var_Sa；S3、每间隔预定频率，按照步骤S1中的采集方法，采集一次陀螺仪和加速度计的X、Y、Z轴当前数据并对应得到Xgk、Ygk、Zgk、Sak；S4、判定步骤S3中得到的Sak是否满足不等式：Avg_Sa*(1-Var_Sa)≤Sak≤Avg_Sa*(1+Var_Sa)，若是，则将Avg_Xg、Avg_Yg、Avg_Zg作为陀螺仪零偏估计值的初始值带入最小二乘估计器中，同时将Xgk、Ygk、Zgk、Sak带入所述最小二乘估计器中，得到更新的零偏估计值。进一步地，若所述步骤S3中得到的Sak不满足不等式Avg_Sa*(1-Var_Sa)≤Sak≤Avg_Sa*(1+Var_Sa)，则判断下一组数据是否满足该等式。进一步地，所述预定频率为200Hz-2000KHz。与现有技术相比，本专利技术的有益效果本专利技术的陀螺仪零偏估计方法通过对零偏估计值实时进行更新，使其根据当前陀螺仪的数据动态的进行改变，从而使陀螺仪能够长时间稳定的在较高精度下进行工作。附图说明图1所示是本专利技术的陀螺仪零偏估计方法流程框图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1：图1所示是本专利技术的陀螺仪零偏估计方法流程框图，包括以下步骤：S1、在对准阶段，采集i组陀螺仪X、Y、Z轴的测量值Xgi、Ygi、Zgi，以及对应的加速度计X、Y、Z轴的测量值Xai、Yai、Zai，并得到所述每组所述加速度计X、Y、Z轴的测量值的平方和Sai＝Xai2+Yai2+Zai2，其中i为正整数；S2、分别计算i组Xgi、Ygi、Zgi、Sai的平均值和方差，分别得到其平均值表示为Avg_Xg、Avg_Yg、Avg_Zg、Avg_Sa，方差表示为Var_Xg、Var_Yg、Var_Zg、Var_Sa；S3、每间隔预定频率，按照步骤S1中的采集方法，采集一次陀螺仪和加速度计的X、Y、Z轴当前数据并对应得到Xgk、Ygk、Zgk、Sak；S4、判定步骤S3中得到的Sak是否满足不等式：Avg_Sa*(1-Var_Sa)≤Sak≤Avg_Sa*(1+Var_Sa)，若是，则将Avg_Xg、Avg_Yg、Avg_Zg作为陀螺仪零偏估计值的初始值带入最小二乘估计器中，同时将Xgk、Ygk、Zgk、Sak带入所述最小二乘估计器中，得到更新的零偏估计值。具体的，在对准阶段采集的数据组数由对准时间、处理器的处理能力或系统需要的精度而定，一般采集200-400组作为初始值计算，此外，在本专利技术计算中采用的最小二乘估计算法采用现有算法进行计算，在此不再赘述。在一个具体实施方式中，若所述步骤S3中得到的Sak不满足不等式Avg_Sa*(1-Var_Sa)≤Sak≤Avg_Sa*(1+Var_Sa)，则判断下一组数据是否满足该等式。在一个具体实施方式中，所述预定频率为200Hz-2000KHz。对于数据的采集频率，同样依据处理器的处理能力或系统需要的精度而定。在本专利技术的一个具体实施方式中，惯导系统为基于MPU6050的系统，然而，当采用现有技术的零偏估计方法时，系统温度过高或过低，都会使惯导的精度严重降低，甚至当运行时间较长时，由于误差的叠加，使系统无法正常工作，而通过本专利技术技术方案，使得惯导能够在-40℃～65℃的温度范围内工作正常，同时也能保证在该温度范围内任意温度值下，测量精度始终保持在正常的范围内。而通过对现有系统的测试后，发现当温度高于45℃或者低于10℃时，惯导的精度极具下降，整个系统已不能正常工作。本专利技术的陀螺仪零偏估计方法通过对零偏估计值实时进行更新，使其根据当前陀螺仪的数据动态的进行改变，从而使陀螺仪能够长时间稳定的在较高精度下进行工作。上面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行了详细说明，但本专利技术并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陀螺仪零偏估计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在对准阶段，采集i组陀螺仪X、Y、Z轴的测量值Xgi、Ygi、Zgi，以及对应的加速度计X、Y、Z轴的测量值Xai、Yai、Zai，并得到所述每组所述加速度计X、Y、Z轴的测量值的平方和Sai＝Xai2+Yai2+Zai2，其中i为正整数；S2、分别计算i组Xgi、Ygi、Zgi、Sai的平均值和方差，分别得到其平均值表示为Avg_Xg、Avg_Yg、Avg_Zg、Avg_Sa，方差表示为Var_Xg、Var_Yg、Var_Zg、Var_Sa；S3、每间隔预定频率，按照步骤S1中的采集方法，采集一次陀螺仪和加速度计的X、Y、Z轴当前数据并对应得到Xgk、Ygk、Zgk、Sak；S4、判定步骤S3中得到的Sak是否满足不等式：Avg_Sa*(1‑Var_Sa)≤Sak≤Avg_Sa*(1+Var_Sa)，若是，则将Avg_Xg、Avg_Yg、Avg_Zg作为陀螺仪零偏估计值的初始值带入最小二乘估计器中，同时将Xgk、Ygk、Zgk、Sak带入所述最小二乘估计器中，得到更新的零偏估计值。

【技术特征摘要】
1.一种陀螺仪零偏估计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在对准阶段，采集i组陀螺仪X、Y、Z轴的测量值Xgi、Ygi、Zgi，以及对应的加速度计X、Y、Z轴的测量值Xai、Yai、Zai，并得到所述每组所述加速度计X、Y、Z轴的测量值的平方和Sai＝Xai2+Yai2+Zai2，其中i为正整数；S2、分别计算i组Xgi、Ygi、Zgi、Sai的平均值和方差，分别得到其平均值表示为Avg_Xg、Avg_Yg、Avg_Zg、Avg_Sa，方差表示为Var_Xg、Var_Yg、Var_Zg、Var_Sa；S3、每间隔预定频率，按照步骤S1中的采集方法，采集一次陀螺仪和加速度计的X、Y、Z轴当前数据并对应得到Xgk、Ygk、Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈靖云，黄建林，唐明，
申请(专利权)人：成都希德电子信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51