一种MEMS惯组的标定方法技术

本发明专利技术公开了一种MEMS惯组的标定方法，通过建立陀螺标定模型和加速度计标定模型，利用双轴旋转平台调节MEMS惯组的状态，输出陀螺和加速度计在不同状态下的数据，将第一输出数据和第二输出数据代入到陀螺标定模型和加速度计标定模型中，求解得到陀螺标定模型和加速度计标定模型对应的标定系数，完成MEMS惯组的标定。本发明专利技术提供的一种MEMS惯组的标定方法，MEMS惯组和旋转平台作为一个整体进行研究，极大的方便了MEMS惯组的标定试验，不需要频繁的进行MEMS惯组的拆装，可以简化标定流程；并且在标定过程中MEMS惯组不需要水平放置，降低了标定条件要求。标定条件要求。标定条件要求。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS惯组的标定方法


[0001]本专利技术涉及MEMS惯组
，具体涉及一种MEMS惯组的标定方法。

技术介绍

[0002]MEMS惯组由三轴陀螺和三轴加速度计分别正交安装组成，由于制造工艺的影响，陀螺和MEMS加速度计常存在较大的零偏、刻度系数误差、安装误差，在导航过程中，这些误差会导致导航结果快速发散。为了得到以上所述零偏、刻度系数误差、安装误差，需要借助三轴/双轴转台，通过特定次序的转位，根据误差模型计算得出。三轴/双轴转台通常是单独存在于实验室，在标定试验中，需要将MEMS惯组安装在转台上，再进行标定实验，但是MEMS惯组的误差特性易受到温度等外界因素影响，实验室标定的模型系数已经不适用于装载到运载器上的MEMS惯组，并且在传统的标定方法中，需要将MEMS惯组放置于水平状态，但在多数的应用中，如运载器在倾斜条件下放置，此条件并不能满足。因此实有必要提供一种MEMS惯组的标定方法以解决上述问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术公开了一种MEMS惯组的标定方法，将MEMS惯组和旋转平台作为一个整体进行研究，极大的方便了MEMS惯组的标定试验，不需要频繁的进行MEMS惯组的拆装，可以简化标定流程；并且在标定过程中MEMS惯组不需要水平放置，降低了标定条件要求。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0005]一种MEMS惯组的标定方法，所述MEMS惯组安装于双轴旋转平台上，所述双轴旋转平台包括内框和外框，所述MEMS惯组包括陀螺和加速度计，所述内框与所述陀螺的Z轴相对应，所述外框与所述陀螺的X轴相对应，所述陀螺的Y轴指向遵循右手定则，所述标定方法包括陀螺标定方法和加速度计标定方法；
[0006]其中，所述陀螺的标定方法为：
[0007]S11：建立陀螺标定模型：
[0008][0009]式中，ω
x
,ω
y
,ω
z
分别为陀螺x,y,z轴的测量角速率，w
x
,w
y
,w
z
分别为陀螺x,y,z轴的输入角速率，ω
x0
,ω
y0
,ω
z0
分别为陀螺x,y,z轴的零偏，p
x
,p
y
,p
z
为陀螺的刻度系数，M
xy
,M
xz
,M
yx
,M
yz
,M
zx
,M
zy
为陀螺的安装误差；
[0010]S12：以MEMS惯组的安装位置为位置1；控制内框不动，将外框正向旋转第一角度值到位置2；然后将外框反向旋转第一角度值到位置3；
[0011]S13：以位置3为初始状态，控制外框不动，将内框正向旋转第二角度值到位置4；然后将内框反向旋转第二角度值到位置5；
[0012]S14：以位置5为初始状态，控制外框不动，将内框旋转第三角度值到位置6；
[0013]S15：以位置6为初始状态，控制内框不动，将外框正向旋转第四角度值到位置7；控制内框不动，将外框反向旋转第四角度值到位置8；
[0014]S16：记录MEMS惯组在位置1
‑
8时的第一输出数据，其中所述第一输出数据为陀螺x,y,z轴的测量角速率及陀螺每次位置调整的时间，将8组所述第一输出数据代入所述陀螺标定模型中，求解得到陀螺的刻度系数p
x
,p
y
,p
z
、陀螺零偏及安装误差M
xy
,M
xz
,M
yx
,M
yz
,M
zx
,M
zy
，完成陀螺的标定；
[0015]所述加速度计的标定方法为：
[0016]S21：建立加速度计标定模型：
[0017][0018]式中，f
x
,f
y
,f
z
分别为加速度计x,y,z轴的测量加速度，a
x
,a
y
,a
z
分别为加速度计x,y,z轴的输入加速度，f
x0
,f
y0
,f
z0
分别为加速度计x,y,z轴的加速度计零偏；k
x
,k
y
,k
z
为加速度计的刻度系数；E
yx
,E
zx
,E
zy
为加速度计的安装误差；
[0019]S22：设加速度计初始状态姿态角为俯仰θ，滚转γ，则从所述MEMS惯组到所述旋转平台的姿态转移矩阵为：
[0020][0021]S23：联立所述加速度计标定模型和所述姿态转移矩阵得到所述加速度计标定模型的转换式：
[0022][0023]S24：改变外框和内框的角度，使加速度计分别处于位置9
‑
16上，记录MEMS惯组在位置9
‑
16时的第二输出数据，所述第二输出数据包括加速度计的x,y,z轴的测量加速度、加加速度计的x,y,z轴输入加速度；
[0024]S25：将8组所述第二输出数据代入到上述转换式中，求解得到加速度计标定模型的刻度系数k
x
,k
y
,k
z
、加速度计零偏f
x0
,f
y0
,f
z0
及安装误差E
yx
,E
zx
,E
zy
，完成加速度计的标定。
[0025]优选的，所述第一角度值、第二角度值、第三角度值及第四角度值均为90
°
的整数倍。
[0026]优选的，所述步骤S12
‑
S14具体为：
[0027]S12：以MEMS惯组的安装位置为位置1；控制内框不动，将外框正向旋转90
°
到位置2；然后将外框反向旋转90
°
到位置3；
[0028]S13：以位置3为初始状态，控制外框不动，将内框正向旋转90
°
到位置4；然后将内
框反向旋转90
°
到位置5；
[0029]S14：以位置5为初始状态，控制外框不动，将内框正向旋转90
°
到位置6；
[0030]S15：以位置6为初始状态，控制内框不动，将外框正向旋转270
°
到位置7；控制内框不动，将外框反向旋转270
°
到位置8。
[0031]优选的，位置9
‑
16中内框和外框的角度值均为90
°
的整数倍。
[0032]优选的，位置9
‑
16中内框和外框的角度值分别为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS惯组的标定方法，其特征在于，所述MEMS惯组安装于双轴旋转平台上，所述双轴旋转平台包括内框和外框，所述MEMS惯组包括陀螺和加速度计，所述内框与所述陀螺的Z轴相对应，所述外框与所述陀螺的X轴相对应，所述陀螺的Y轴指向遵循右手定则，所述标定方法包括陀螺标定方法和加速度计标定方法；其中，所述陀螺的标定方法为：S11：建立陀螺标定模型：式中，ω
x
,ω
y
,ω
z
分别为陀螺x,y,z轴的测量角速率，w
x
,w
y
,w
z
分别为陀螺x,y,z轴的输入角速率，ω
x0
,ω
y0
,ω
z0
分别为陀螺x,y,z轴的零偏，p
x
,p
y
,p
z
为陀螺的刻度系数，M
xy
,M
xz
,M
yx
,M
yz
,M
zx
,M
zy
为陀螺的安装误差；S12：以MEMS惯组的安装位置为位置1；控制内框不动，将外框正向旋转第一角度值到位置2；然后将外框反向旋转第一角度值到位置3；S13：以位置3为初始状态，控制外框不动，将内框正向旋转第二角度值到位置4；然后将内框反向旋转第二角度值到位置5；S14：以位置5为初始状态，控制外框不动，将内框旋转第三角度值到位置6；S15：以位置6为初始状态，控制内框不动，将外框正向旋转第四角度值到位置7；控制内框不动，将外框反向旋转第四角度值到位置8；S16：记录MEMS惯组在位置1
‑
8转位时的第一输出数据，其中所述第一输出数据为陀螺x,y,z轴的测量角速率及陀螺每次位置调整的时间，将8组所述第一输出数据代入所述陀螺标定模型中，求解得到陀螺的刻度系数p
x
,p
y
,p
z
、陀螺零偏及安装误差M
xy
,M
xz
,M
yx
,M
yz
,M
zx
,M
zy
，完成陀螺的标定；所述加速度计的标定方法为：S21：建立加速度计标定模型：式中，f
x
,f
y
,f
z
分别为加速度计x,y,z轴的测量加速度，a
x
,a
y
,a
z
分别为加速度计x,y,z轴的输入加速度，分别为加速度计x,y,z轴的加速度计零偏；k
x
,k
y
,k
z
为加速度计的刻度系数；E
yx
,E
zx
,E
zy
为加速度计的安装误差；S22：设...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖剑峰，宁明辉，程果，
申请(专利权)人：湖南科众兄弟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：