一种基于分段多项式拟合的制造技术

本发明专利技术公开了一种基于分段多项式拟合的

【技术实现步骤摘要】
一种基于分段多项式拟合的IMU温度补偿方法


[0001]本专利技术涉及
GNSS/INS
组合导航
，特别涉及一种基于分段多项式拟合的
IMU
温度补偿方法
。

技术介绍

[0002]在
GNSS/INS
组合导航系统中，大多存在
IMU
零偏随温度变化比较显著的现象，即温度漂移，严重时甚至会影响导航系统的精度
。
现有的关于
IMU
温度补偿的算法为查表法
、
多项式拟合法以及分段补偿法
。
[0003]查表法是在全温范围内对
IMU6
轴每个温度点补偿一个零偏值
。
这种方法补偿精度较高，但需要在嵌入式平台里面写入大量的补偿参数，不适于一些阵列
IMU
设备
。
[0004]多项式拟合法是对全温范围内的
IMU6
轴数据进行多项式拟合，通过最小二乘得到拟合参数，并代入模型方程对
IMU
进行温度补偿
。
该方法适用温度曲线比较规则的情况，但对于不规则变化情况则补偿效果较差
。
[0005]分段拟合，是将温度平均分成若干等间距的区间，在各个温度段中分别对零偏进行多项式拟合
。
缺点是温度区间的选取，区间较少则温度曲线不准确，较多则拟合参数过多，计算复杂度高
。
[0006]针对上述方法存在的弊端，本专利技术提供一种基于分段多项式拟合的
IMU
温度补偿方法，能够进行自适应的分段
IMU
温度补偿，有效应对
IMU
温度变化范围较宽
、
非线性变化的情况，有较强的工程实用性
。

技术实现思路

[0007]针对上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种基于分段多项式拟合的
IMU
温度补偿方法，包括以下步骤：
[0009]S1、
全温数据采集；
[0010]S2、
获取各个温度点对应的
IMU
数据序列，计算数据均值，得到各个温度下的零偏数据；
[0011]S3、
通过自适应拐点识别算法获取
IMU
加速度及陀螺仪6轴数据的拐点；
[0012]S4、
通过拐点的数量来确定拟合策略；
[0013]S5、
将拐点识别中的基准线参数以及分段的拟合参数写入嵌入式平台进行温度补偿，所述基准线参数为重构零偏时得到拟合参数
。
[0014]进一步地，自适应拐点识别算法包括以下步骤：
[0015]S301、
重构零偏；
[0016]S302、
计算各个温度零偏点的1度间隔斜率；
[0017]S303、
计算各个温度零偏点的5度间隔的左右斜率；
[0018]S304、
搜寻5度间隔左右斜率正符号相反的温度点，视为温度拐点
t
p
；
[0019]S305、
判断相邻拐点间的温度间隔是否大于阈值
t
h1
，若大于阈值，则进入下一判
定，否则认为拐点间隔太短，拐点无效，返回
S303
的拐点搜寻；
[0020]S306、
判断相邻拐点间所有温度点1度间隔斜率同号的百分比是否大于阈值
t
h2
，若大于阈值则认为拐点有效，否则，拐点无效，返回
S303
的拐点搜寻；
[0021]S307、
对所有温度点进行判定，完成整个拐点识别过程
。
[0022]进一步地，确定拟合策略包括以下步骤：
[0023]若计算出的拐点个数为0个，则认为温度
‑
零偏曲线符号线性关系，直接对温度
‑
零偏数据进行多项式拟合；若存在拐点，则按照拐点划分温度区间，并在不同区间内进行多项式拟合
。
[0024]进一步地，用于参数拟合的多项式为
[0025]y
＝
a
k
x
k
+
…
a1x+a0[0026]式中，
a0,a1,
…
a
k
为拟合参数，
k
次多项式有
k+1
个多项式拟合系数；当有
n
个数据即可列出如下方程：
[0027][0028][0029]Y
＝
X
T
A
[0030]式中，
x
n
为第
n
个温度点，
y
n
为
x
n
对应的零偏，采用最小二乘法即可得到多项式拟合参数：
A
＝
(X
T
X)
‑1XY。
[0031]进一步地，零偏方程为：
[0032]bias
＝
a0+a1.T+a2.T2+
…
+a
k
.T
k
[0033]式中
bias
为零偏，
a0,a1,
…
a
k
为拟合参数，
T
为温度，
k
为拟合阶数，以2阶为例，矩阵形式为
[0034][0035]通过最小二乘算法求得拟合参数：
A
＝
(Temp
T
Temp)
‑1TempB。
[0036]进一步地，
S5
中的温度补偿包括以下步骤：
[0037]S501、
获取
IMU
芯片实时的温度数据；
[0038]S502、
判断当前工作温度位于哪一个温度区间；
[0039]S503、
分别对加速度计和陀螺仪按照基准线参数和该区间的拟合参数进行温度零偏补偿
。
假设对加速度
X
轴进行温度补偿，当前工作温度为
T
，加速度计
X
轴基准线参数为
a1、a0，对应温度段的多项式拟合参数为
A2、A1、A0，加速度计原始值为
accx
，补偿后为
accx_new
，
则
accx_new
＝
accx
‑
(a1*x+a0+A2*x2+A1*x+A0)。
[0040]本专利技术与现有技术相比的有益效果为：本专利技术提出的基于分段多项式拟合的
IMU
温度补偿方法能够自适应进行分段温度补偿，可同时对加速度计与陀螺仪数据进行温补参数的输出，不需要分别对加速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于分段多项式拟合的
IMU
温度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
全温数据采集；
S2、
获取各个温度点对应的
IMU
数据序列，计算数据均值，得到各个温度下的零偏数据；
S3、
通过自适应拐点识别算法获取
IMU
加速度及陀螺仪6轴数据的拐点；
S4、
通过拐点的数量来确定拟合策略；
S5、
将拐点识别中的基准线参数以及分段的拟合参数写入嵌入式平台进行温度补偿，所述基准线参数为重构零偏时得到拟合参数
。2.
根据权利要求1所述的一种基于分段多项式拟合的
IMU
温度补偿方法，其特征在于，自适应拐点识别算法包括以下步骤：
S301、
重构零偏；
S302、
计算各个温度零偏点的1度间隔斜率；
S303、
计算各个温度零偏点的5度间隔的左右斜率；
S304、
搜寻5度间隔左右斜率正符号相反的温度点，视为温度拐点
t
p
；
S305、
判断相邻拐点间的温度间隔是否大于阈值
t
h1
，若大于阈值，则进入下一判定，否则认为拐点间隔太短，拐点无效，返回
S303
的拐点搜寻；
S306、
判断相邻拐点间所有温度点1度间隔斜率同号的百分比是否大于阈值
t
h2
，若大于阈值则认为拐点有效，否则，拐点无效，返回
S303
的拐点搜寻；
S307、
对所有温度点进行判定，完成整个拐点识别过程
。3.
根据权利要求1所述的一种基于分段多项式拟合的
IMU
温度补偿方法，其特征在于，确定拟合策略包括以下步骤：若计算出的拐点个数为0个，则认为温度
‑
零偏曲线符号线性关系，直接对温度
‑
零偏数据进行多项式拟合；若存在拐点，则按照拐点划分温度区间，并在不同区间内进行多项式拟合
。4.
根据权利要求3所述的一种基于分段多项式拟合的
IMU
温度补偿方法，其特征在于，用于参数拟合的多项式为
y
＝
a
k
x
k
+
…
a1x+a0式中，
a0,...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海阳，郝廉效，矫波，刘君梅，田龙，
申请(专利权)人：长春航盛艾思科电子有限公司，
类型：发明
国别省市：