CN101617199B - 一种用于补偿位置测量设备中的漂移的方法 - Google Patents
一种用于补偿位置测量设备中的漂移的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101617199B CN101617199B CN200780049464.XA CN200780049464A CN101617199B CN 101617199 B CN101617199 B CN 101617199B CN 200780049464 A CN200780049464 A CN 200780049464A CN 101617199 B CN101617199 B CN 101617199B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gyroscope
- axis
- output signal
- accelerometer
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
- G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
- G01C21/183—Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/72—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
- G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
- G01C21/18—Stabilised platforms, e.g. by gyroscope
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Navigation (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
一种用于补偿安装在对象诸如船舶或另外的交通工具上的位置测量装置的漂移的方法,包括用于测量对象绕轴的旋转的至少一个陀螺仪(6)以及至少一个加速度计(3),所述加速度计用于测量由于对象相对于重力加速度沿两个相互竖直方向的定向引起的重力加速度的两个互相竖直的分量,这两个相互竖直的分量一起与对象绕轴的旋转相对应。本发明的特征在于,对来自加速度计的输出信号(4)进行低通滤波,对来自陀螺仪的输出信号(7)进行低通滤波,比较这两个信号,并且使用来自加速度计(3)的输出信号(4)补偿来自陀螺仪(6)的输出信号(7),使得减小或消除由漂移引起的陀螺仪(6)的输出信号(7)的偏差,以及由此生成的、补偿的信号(16)构成来自陀螺仪(6)的输出信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于补偿位置测量装置的漂移的方法。
背景技术
当定位例如在移动对象诸如船舶上的卫星天线时,通过使用陀螺仪和加速度计测量各种轴和角度,以达到能够使用来自这些传感器的信号指引卫星天线,使得卫星天线一直指向所期望的卫星,即使船舶在水中移动。
在本实例中,陀螺仪模块包括三个测量轴正交安装的光纤陀螺仪和三轴加速度计。由此,这样一个单元产生关于绕三个轴旋转和在三个方向上移动的线性变化的信息。
陀螺仪产生高质量的关于动态旋转运动的信息,但是该陀螺仪具有漂移的缺点以及因此生成错误的旋转运动信息。
发明内容
本发明解决这个问题。
因此,本发明涉及一种补偿安装在对象诸如船舶或另外的交通工具上的位置测量装置的漂移的方法,包括用于测量对象绕轴的旋转的至少一个陀螺仪以及至少一个加速度计,所述加速度计用于测量由于对象相对于重力加速度沿两个相互竖直方向的定向引起的重力加速度的两个互相竖直的分量,这两个相互竖直的分量一起与对象绕所述轴的旋转相对应,其特征在于,对来自加速度计的输出信号进行低通滤波,对来自陀螺仪的输出信号进行低通滤波,比较这两个信号,并使用来自加速度计的输出信号补偿来自陀螺仪的输出信号,使得减小或消除由于漂移引起的陀螺仪的输出信号的偏差,以及由此生成的、补偿的信号构成陀螺仪的输出信号。
附图说明
下面,部分地结合附图中所示的实施例更详细地描述本发明,其中
-图1示出了坐标系统;以及
-图2示出了对于一个维度的补偿设备的方框图,该维度对于一个陀螺仪。
具体实施方式
在图1中,示出了坐标系统,其被指定用于交通工具。下面,用船舶举例说明该交通工具。在图1中,Y轴指出从船舶竖直向上的方向,X轴沿着船舶前进方向的纵轴以及Z轴横过船舶的纵轴。当船舶侧向摇摆时,船舶绕X轴转动,如箭头1所示。当船舶前后颠簸时,船舶绕Z轴转动,如箭头2所示。
一个陀螺仪测量绕X轴的旋转,一个陀螺仪测量绕Y轴的旋转,以及一个陀螺仪测量绕Z轴的旋转。
加速度计测量沿X轴、Y轴以及Z轴的线性运动。
例如,在摇摆期间,只有绕X轴的旋转将被陀螺仪测量。加速度计分别使用其在Y轴和Z轴方向的传感器测量相应的运动。因此,关于摇摆运动的冗余的信息出现在系统中。
加速度计不适于测量快速变化,但是非常适用于测量静态测量值。
合适的陀螺仪的例子是那些在商业中由KVH工业公司售卖的名为KVHDSP-3000的产品。合适的加速度计的一个例子是由在瑞士日内瓦的ST微电子售卖的产品。
因此,本发明涉及一种补偿安装在对象诸如船舶或另外的交通工具上的位置测量装置的漂移的方法,包括用于测量对象绕轴的旋转的至少一个陀螺仪以及至少一个加速度计,所述至少一个加速度计用于测量由于对象相对于重力加速度沿两个相互竖直方向的定向引起的重力加速度的两个互相竖直的分量,这两个相互竖直的分量一起与对象绕所述轴的旋转相对应。
根据本发明,在低通滤波器5中对来自加速度计3的输出信号4进行低通滤波。通过低通过滤加速度计的摇摆值,获得对应于船舶绕其摇摆的平衡点的信号。也在低通滤波器8中对来自陀螺仪6的输出信号7进行低通滤波。通过低通过滤陀螺仪数据,获得由于陀螺仪漂移引起缓慢地漂移的摇摆值。
根据本发明,比较该两个低通滤波的信号,并且使用来自加速度计的输出信号补偿来自陀螺仪的输出信号,使得减少或消除由漂移引起的陀螺仪的输出信号的偏差。由此确定的信号构成来自陀螺仪的输出信号。
根据优选的实施例,在相应的低通滤波后在已知类型的减法电路11中对信号9、10进行相减,借此获得差12。该差通过合适的、已知的控制器13。其中,该控制器控制补偿因数的大小。在另一个合适的、已知的减法电路15中将来自陀螺仪6的输出信号7减去在控制器13之后的差14。由此确定的差构成来自陀螺仪6的输出信号16,其中陀螺仪的漂移已经被补偿。
因此,本方法解决了开始提到的问题。
图2所描述的电路可以被设计成分立元件,但是根据本发明的优选实施例,在处理器中以数字形式执行所述低通滤波和所述减法,换句话说,作为数字信号处理。
显而易见的是,在用于位置测量的所述装置中存在多个陀螺仪的情况下,使用加速度计的两个相互线性运动对每个单独的陀螺仪分别执行所述补偿,这两个相互线性运动描述了要被补偿的当前陀螺仪的旋转。
根据优选的实施例,处理来自两个或多个加速度计3的输出信号以补偿两个或多个陀螺仪6。为此,使用来自加速度计的输出信号描述对象在二维或三维的位置或运动,在此之后,补偿每个陀螺仪。
就船舶而言,根据本方法,不能补偿测量绕Y轴的旋转的陀螺仪,利用船舶的陀螺罗盘执行对那个陀螺仪的补偿。
以上,已经使用用于船舶运动的位置测量的装置对本发明进行了举例说明。
然而,本发明也可应用于沿地面移动的交通工具,例如承载卫星天线的交通工具,当交通工具在沿地面移动时随着交通工具的位置的改变,卫星天线相对于交通工具的方向必须连续改变。此外,本发明可应用于各种类型的浮动交通工具。
Claims (4)
1.一种用于补偿安装在对象上的位置测量装置的漂移的方法,包括用于测量对象绕轴的旋转的至少一个陀螺仪(6)以及至少一个加速度计(3),所述加速度计(3)用于测量由于对象相对于重力加速度沿两个相互竖直方向的定向引起的重力加速度的两个互相竖直的分量,这两个相互竖直的分量一起与对象绕所述轴的旋转相对应,其中,对来自陀螺仪(6)的输出信号(7)进行低通滤波以获得低通滤波的陀螺仪信号,对来自加速度计(3)的输出信号(4)进行低通滤波以获得低通滤波的加速度计信号,将低通滤波的信号(9、10)彼此相减,借此确定差(14),将该差通过控制器(13),所述控制器(13)控制补偿因数的大小,从来自陀螺仪(6)的输出信号(7)中减去来自控制器(13)的信号,并且由此确定的信号(16)构成来自陀螺仪(6)的输出信号,在该输出信号中陀螺仪(6)的漂移已被补偿,使得减小或消除由漂移引起的陀螺仪(6)的输出信号(7)的偏差,其特征在于,所述加速度计(3)测量沿X轴、Y轴以及Z轴的线性运动,一个陀螺仪测量绕X轴的旋转,一个陀螺仪测量绕Y轴的旋转,以及一个陀螺仪测量绕Z轴的旋转,
其中X轴沿着对象前进方向的纵轴,Y轴指出从对象竖直向上的方向,Z轴横过对象的纵轴,以及
其中使用加速度计(3)对每个单位的陀螺仪(6)分别执行所述补偿。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在处理器中以数字形式执行所述低通滤波以及所述减法。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,来自两个或多个加速度计(3)的输出信号被处理以补偿两个或多个陀螺仪(6)。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对象为船或另外的交通工具。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0700029-2 | 2007-01-09 | ||
SE0700029A SE531778C2 (sv) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Förfarande för att driftkompensera ett positionsmätningsorgan |
SE07000292 | 2007-01-09 | ||
PCT/SE2007/051006 WO2008085100A1 (en) | 2007-01-09 | 2007-12-14 | Method for compensating drift in a position measuring device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101617199A CN101617199A (zh) | 2009-12-30 |
CN101617199B true CN101617199B (zh) | 2013-06-19 |
Family
ID=39608886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN200780049464.XA Expired - Fee Related CN101617199B (zh) | 2007-01-09 | 2007-12-14 | 一种用于补偿位置测量设备中的漂移的方法 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8321168B2 (zh) |
EP (1) | EP2104834A4 (zh) |
CN (1) | CN101617199B (zh) |
BR (1) | BRPI0719633A2 (zh) |
IL (1) | IL199530A (zh) |
NO (1) | NO20092750L (zh) |
SE (1) | SE531778C2 (zh) |
WO (1) | WO2008085100A1 (zh) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9878693B2 (en) | 2004-10-05 | 2018-01-30 | Vision Works Ip Corporation | Absolute acceleration sensor for use within moving vehicles |
US9327726B2 (en) | 2004-10-05 | 2016-05-03 | Vision Works Ip Corporation | Absolute acceleration sensor for use within moving vehicles |
SE536059C2 (sv) * | 2010-07-29 | 2013-04-16 | C2Sat Comm Ab | Förfarande för att driftkompensera ett positionsmätningsorgan |
CN102032919B (zh) * | 2010-10-15 | 2012-09-26 | 北京大学 | 抑制零点漂移的干涉型全光纤陀螺仪 |
WO2014139170A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Google Inc. | System and method for attitude correction |
US9371002B2 (en) | 2013-08-28 | 2016-06-21 | Vision Works Ip Corporation | Absolute acceleration sensor for use within moving vehicles |
US9855986B2 (en) | 2013-08-28 | 2018-01-02 | Vision Works Ip Corporation | Absolute acceleration sensor for use within moving vehicles |
US9834184B2 (en) * | 2013-09-13 | 2017-12-05 | Vision Works Ip Corporation | Trailer braking system and controller |
CN103929635B (zh) * | 2014-04-25 | 2015-12-02 | 哈尔滨工程大学 | 一种uuv纵横摇时的双目视觉图像补偿方法 |
CN104121930B (zh) * | 2014-07-29 | 2016-10-05 | 湖北三江航天红峰控制有限公司 | 一种基于加表耦合的mems陀螺漂移误差的补偿方法 |
DE102016102797A1 (de) * | 2016-02-17 | 2017-08-17 | Rheinmetall Defence Electronics Gmbh | Sensor-Vorrichtung und Sensor-System zum Bestimmen einer Lage eines Fahrzeugs oder eines Teils des Fahrzeugs |
CN112504256A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-03-16 | 北京航天发射技术研究所 | 一种高精度低成本异构型激光陀螺寻北仪 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3258977A (en) * | 1963-01-04 | 1966-07-05 | Gen Precision Inc | Gyro drift limiting system |
US4823626A (en) * | 1986-06-30 | 1989-04-25 | Bodenseewerk Geratetechnik Gmbh | Inertial sensor arrangement |
US6588117B1 (en) * | 1999-02-02 | 2003-07-08 | Thales Avionics S.A. | Apparatus with gyroscopes and accelerometers for determining the attitudes of an aerodyne |
CN1687707A (zh) * | 2005-06-07 | 2005-10-26 | 中国航天时代电子公司 | 光纤陀螺惯测装置快速启动和精度保证的工程实现方法 |
CN1740746A (zh) * | 2005-05-23 | 2006-03-01 | 清华大学 | 微小型动态载体姿态测量装置及其测量方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3824386A (en) * | 1972-05-04 | 1974-07-16 | Hollandse Signaalapparaten Bv | Apparatus for determining the momentary tilt of a vehicle or craft |
US4321678A (en) * | 1977-09-14 | 1982-03-23 | Bodenseewerk Geratetechnik Gmbh | Apparatus for the automatic determination of a vehicle position |
SE523023C2 (sv) * | 2000-04-12 | 2004-03-23 | Nira Dynamics Ab | Metod och anordning för att med rekursiv filtrering bestämma en fysikalisk parameter hos ett hjulfordon |
-
2007
- 2007-01-09 SE SE0700029A patent/SE531778C2/sv not_active IP Right Cessation
- 2007-12-14 EP EP07852277A patent/EP2104834A4/en not_active Withdrawn
- 2007-12-14 BR BRPI0719633-4A patent/BRPI0719633A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2007-12-14 CN CN200780049464.XA patent/CN101617199B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2007-12-14 US US12/521,900 patent/US8321168B2/en active Active
- 2007-12-14 WO PCT/SE2007/051006 patent/WO2008085100A1/en active Application Filing
-
2009
- 2009-06-24 IL IL199530A patent/IL199530A/en not_active IP Right Cessation
- 2009-07-23 NO NO20092750A patent/NO20092750L/no not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3258977A (en) * | 1963-01-04 | 1966-07-05 | Gen Precision Inc | Gyro drift limiting system |
US4823626A (en) * | 1986-06-30 | 1989-04-25 | Bodenseewerk Geratetechnik Gmbh | Inertial sensor arrangement |
US6588117B1 (en) * | 1999-02-02 | 2003-07-08 | Thales Avionics S.A. | Apparatus with gyroscopes and accelerometers for determining the attitudes of an aerodyne |
CN1740746A (zh) * | 2005-05-23 | 2006-03-01 | 清华大学 | 微小型动态载体姿态测量装置及其测量方法 |
CN1687707A (zh) * | 2005-06-07 | 2005-10-26 | 中国航天时代电子公司 | 光纤陀螺惯测装置快速启动和精度保证的工程实现方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Sumiko Majima and Takashi Kasai.A Controller for Changing the Yaw Direction of an Underactuated Unicycle Robot.《TENCON 2006. 2006 IEEE Region 10 Conference》.2006,第1-4页. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE531778C2 (sv) | 2009-08-04 |
EP2104834A1 (en) | 2009-09-30 |
IL199530A (en) | 2015-02-26 |
BRPI0719633A2 (pt) | 2013-12-17 |
US8321168B2 (en) | 2012-11-27 |
US20100042349A1 (en) | 2010-02-18 |
EP2104834A4 (en) | 2010-01-13 |
CN101617199A (zh) | 2009-12-30 |
WO2008085100A1 (en) | 2008-07-17 |
SE0700029L (sv) | 2008-07-10 |
NO20092750L (no) | 2009-07-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101617199B (zh) | 一种用于补偿位置测量设备中的漂移的方法 | |
CN111678538B (zh) | 一种基于速度匹配的动态水平仪误差补偿方法 | |
US9821892B2 (en) | Wind sensor motion compensation systems and methods | |
JP3848941B2 (ja) | 地磁界センサの姿勢誤差補償装置及び方法 | |
JP4586172B2 (ja) | 慣性航法システム | |
CN101375129B (zh) | 基于传感器的定向系统 | |
CN102066875B (zh) | 测斜仪测量系统和提供用于运动诱导加速度误差的校正的方法 | |
CN107560613B (zh) | 基于九轴惯性传感器的机器人室内轨迹跟踪系统及方法 | |
WO2014060429A1 (en) | Surveying system and method | |
CN109540135B (zh) | 水田拖拉机位姿检测和偏航角提取的方法及装置 | |
CN110621961A (zh) | 低成本惯性导航系统 | |
US11230019B2 (en) | Posture angle calculation apparatus, moving apparatus, posture angle calculation method, and program | |
CN104567888A (zh) | 基于速度在线修正的惯性导航车辆姿态测量方法 | |
US20130138377A1 (en) | Method for compensating drift in a position measuring device | |
CN111141285B (zh) | 一种航空重力测量装置 | |
CN101571395B (zh) | 微小型惯性组合导航参数测量方法 | |
JPH10221098A (ja) | 位置測定装置 | |
Kaniewski et al. | Integrated system for heading determination | |
CN113959464A (zh) | 一种陀螺仪辅助的加速度计现场校准方法和系统 | |
CN111750846A (zh) | 一种船用罗经及其动态校准方法 | |
JP2011069633A (ja) | 携帯機器 | |
CN106705954B (zh) | 浮球平台载体姿态测量方法 | |
JP2012141219A (ja) | 傾斜角検出装置、方法、プログラムおよび記録媒体 | |
CN211696377U (zh) | 测量用平台装置 | |
JP3884742B2 (ja) | 方位計 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130619 Termination date: 20141214 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |