【技术实现步骤摘要】
本申请实施例涉及传感器标定补偿，尤其涉及一种基于mems陀螺仪模型参数的非线性误差补偿方法和系统。
技术介绍
1、mems(microelectro mechanical systems，微机电系统)陀螺仪是具备低成本、小体积、耐冲击、量程大等特点的角速率传感器，被广泛应用于制导控制、惯性导航等领域，在过载高、动态强的应用环境下表现更为突出，是影响系统性能的关键器件。mems陀螺仪在各个领域的应用是一个动态的环境，陀螺仪的动态性能对精度影响更大，在系统的动态输入激励下，mems陀螺仪敏感到的角速率与实际角速率存在误差，此误差可以用标定因数非线性误差表示，在实际工程应用中，该误差对导航解算、制导控制的精度影响较大，因此mems陀螺仪的非线性误差补偿对提高其精度十分必要。
2、由于模型参数重复性较差，难以找到合适的模型进行整体拟合补偿。一种现有技术提出利用启发式分段回归拟合补偿方法对陀螺非线性误差进行补偿，但是无法保证区间划分的合理性和模型的匹配度；另一现有技术提出利用gps等外参考信息，采用bp神经网络等方法对非线性进行实时在线补偿，系统需引入外部信息且系统较为复杂。
3、综上，目前针对mems陀螺仪的非线性误差补偿方法与系统采用分段补偿模型，且参数都是固定的，没有考虑到mems陀螺仪重复性对误差补偿的影响，这会导致mems陀螺仪非线性误差补偿效果不佳。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于mems陀螺仪模型参数的非线性误差补偿方法和系统，以实现mems陀
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于mems陀螺仪模型参数的非线性误差补偿方法，包括：
3、s1、建立mems陀螺仪的非线性误差补偿模型；
4、s2、根据所述非线性误差补偿模型进行模型参数辨识；
5、s3、对非线性误差补偿模型的模型参数进行自适应修正；
6、s4、根据自适应修正后的模型参数对非线性误差补偿模型进行更新，以得到修正后的非线性误差补偿模型。
7、可选的，所述s1中的非线性误差模型为：
8、
9、式中：ω0～ωn是陀螺区间分段点，f(ω)是mems陀螺仪的非线性表达式，表示为：
10、f(ω)＝d+sω
11、式中：d为常数项，s为模型参数与角速度一次项成比例的系数项。
12、可选的，所述s2具体包括：
13、获取每个测量区间段转台的角速度和mems陀螺仪测量得到角速度；
14、根据所述非线性误差补偿模型，利用最小二乘法对每个区间段转台的角速度和mems陀螺仪测量得到角速度进行拟合，以得到每个测量区间段的模型参数。
15、可选的，所述s3具体包括：
16、根据mems陀螺仪的原始角速度值判断出非线性误差补偿模型所属的区间段，提取出对应区间段现有mems陀螺仪非线性误差补偿的模型参数，采用卡尔曼滤波的进行模型参数估计，建立对应区间段内模型参数的状态方程和观测方程；
17、根据建立的状态方程和观测方程，采用卡尔曼滤波进行模型参数的计算，以得到修正后的模型参数。
18、可选的，状态方程和观测方程为：
19、
20、式中：f和h都是k时刻的系统方程；w(k)是以q(k)为协方差矩阵的系统过程噪声，v(k)是量测噪声，其协方差矩阵是r(k)；
21、x(k)是系统的状态向量，具体关系如下：
22、
23、式中，d、s为mems陀螺仪非线性误差模型参数，为模型参数的一阶导数，为模型参数的二阶导数。
24、可选的，将最小均方算法应用到非线性误差补偿模型的卡尔曼滤波中，对机动频率进行自适应调整。
25、第二方面，本专利技术实施例还提供了一种基于mems陀螺仪模型参数的非线性误差补偿系统，用于执行上述任一项实施例所述的基于mems陀螺仪模型参数的非线性误差补偿方法，包括：传感器、控制电路、电源模块；
26、其中，传感器包括mems陀螺仪，采用spi与处理器通信，用于完成芯片的读写及寄存器配置；
27、控制电路包括时钟、电源与微处理器，所述微处理器用于与mems陀螺仪建立spi主从关系进行通信，并对采集到的数据进行非线性误差补偿，然后发送给上位机；微处理还用于响应上位机指令，进行参数上传及系数配置；
28、电源模块用于将外部输入直流电源经过滤波处理后给线性稳压器，并转换为系统各分块所需的工作电压，以及同时对系统供电进行模拟与数字分离设计：
29、本专利技术根据mems陀螺仪的非线性误差特点建立误差模型，然后根据建立的模型进行补偿参数辨识；参数辨识完成后，进行非线性误差补偿模型的自适应修正；模型修正后完成mems陀螺仪的非线性误差补偿。本专利技术的技术方案，可以对mems陀螺仪非线性误差补偿模型的参数进行自适应修正，获得非线性的误差补偿项，实现mems陀螺仪的非线性误差补偿，不仅提高了补偿精度，并且具有在系统内易于实现、结构简单的特点。
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1.一种基于MEMS陀螺仪模型参数的非线性误差补偿方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中的非线性误差模型为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2具体包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3具体包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，状态方程和观测方程为：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将最小均方算法应用到非线性误差补偿模型的卡尔曼滤波中，对机动频率进行自适应调整。
7.一种基于MEMS陀螺仪模型参数的非线性误差补偿系统，用于执行权利要求1-6任一项所述的基于MEMS陀螺仪模型参数的非线性误差补偿方法，其特征在于，包括：传感器、控制电路、电源模块；
【技术特征摘要】
1.一种基于mems陀螺仪模型参数的非线性误差补偿方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1中的非线性误差模型为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2具体包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s3具体包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁鹏威，王甫，翟萌，鞠莉娜，
申请(专利权)人：中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心，
类型：发明
国别省市：
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