CN104931069A - 标定陀螺仪的方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了标定陀螺仪的方法、装置及系统,属于测量仪器领域。所述方法包括:获取待标定陀螺仪分别沿三个敏感轴正向转动和反向转动时所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;获取随所述待标定陀螺仪一起正向转动和反向转动的高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述高精度陀螺仪的精度大于所述待标定陀螺仪的精度;根据所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,对所述待标定陀螺仪进行标定。本发明可以通过高精度陀螺仪代替高精度转台来实现对待标定陀螺仪进行标定,所以一般实验室也可以实现对陀螺仪标定。
Description
技术领域
本发明实施例涉及测量仪器领域,特别涉及一种标定陀螺仪的方法、装置及系统。
背景技术
为了对运动物体的姿态进行测量,可以采用诸如陀螺仪、电子罗盘之类的测量仪器。陀螺仪是一种能够测量物体转速的测量仪器,可以应用在多个领域中,例如,陀螺仪可以应用于导航领域。在导航领域中陀螺仪用于测量对物体导航所需要的物体转速。陀螺仪在使用前需要经过焊接安装等操作,在经过焊接安装等操作后,陀螺仪的相关特性会改变,所以陀螺仪在使用前需要进行标定。如果使用未标定的陀螺仪对物体进行测量,陀螺仪测量输出的物体转速可能有误差,而该误差可以通过对陀螺仪进行标定来消除。
目前可以使用高精度转台来对陀螺仪进行标定。其中,陀螺仪包括x、y和z三个坐标轴,该方法可以包括:将需要标定的陀螺仪安装在高精度转台上,控制高精度转台以预设转速进行正向转动,获取该陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时测量高精度转台输出的每个坐标轴上的正向转速分量,第一敏感轴与x轴之间的夹角不大于预设阈值;再控制高精度转台以预设转速进行反向转动,获取该陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时测量高精度转台输出的每个坐标轴上的反向转速分量;按上述相同方式,获取该陀螺仪沿第二敏感轴转动时测量高精度转台输出的每个坐标轴上的正向转速分量和每个坐标轴上的反向转速分量,第二敏感轴与y轴之间的夹角不大于预设阈值,以及获取该陀螺仪沿第三敏感轴转动时测量高精度转台输出的每个坐标轴上的正向转速分量和每个坐标轴上的反向转速分量,第三敏感轴与z轴之间的夹角不大于预设阈值;最后根据预设转速,获取的该陀螺仪沿第一敏感轴转动时输出的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量、沿第二敏感轴转动时输出的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量以及沿第三敏感轴转动时输出的每个坐标轴上的正向转速分量和 反向转速分量,获取该陀螺仪的零偏信息和姿态信息,以实现标定该陀螺仪。
在实现本发明实施例的过程中,发明人发现上述技术至少存在以下问题:
高精度转台的精度较高,导致高精度转台的价格非常昂贵。另外,高精度转台安装复杂,且对安装场地要求严格,使得一般实验室无法拥有高精度转台,以至于无法对陀螺仪进行标定。
发明内容
为了实现标定陀螺仪,本发明提供了标定陀螺仪的方法、装置及系统。所述技术方案如下:
一种标定陀螺仪的方法,所述方法包括:
获取待标定陀螺仪分别沿三个敏感轴正向转动和反向转动时所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;所述三个敏感轴中的每一敏感轴分别对应所述待标定陀螺仪的一个坐标轴,且所述每一敏感轴与其所对应的坐标轴之间的夹角不大于预设阈值;
获取随所述待标定陀螺仪一起正向转动和反向转动的高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述高精度陀螺仪的精度大于所述待标定陀螺仪的精度;
根据所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,获取所述高精度陀螺仪的正向实际转速和反向实际转速;
分别确定所述高精度陀螺仪在正向转动和反向转动时达到同一速度值的时刻,作为正向目标时刻和反向目标时刻;
获取所述待标定陀螺仪在所述正向目标时刻时每个坐标轴上的目标正向转速分量,以及在所述反向目标时刻时每个坐标轴上的目标反向转速分量;
根据所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的目标正向转速分量和目标反向转速分量对所述待标定陀螺仪进行标定。
一种对待标定陀螺仪进行标定的系统,包括:
转台和高精度陀螺仪,所述待标定陀螺仪和所述高精度陀螺仪均位于所述转台上且转台的转轴与待标定陀螺仪的坐标轴之间的夹角不大于预设阈值。
一种标定陀螺仪的装置,所述装置包括:
第一获取模块,用于获取待标定陀螺仪分别沿三个敏感轴正向转动和反向 转动时所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;所述三个敏感轴中的每一敏感轴分别对应所述待标定陀螺仪的一个坐标轴,且所述每一敏感轴与其所对应的坐标轴之间的夹角不大于预设阈值;
第二获取模块,用于获取随所述待标定陀螺仪一起正向转动和反向转动的高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述高精度陀螺仪的精度大于所述待标定陀螺仪的精度;
第三获取模块,用于根据所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,获取所述高精度陀螺仪的正向实际转速和反向实际转速;
确定模块,用于分别确定所述高精度陀螺仪在正向转动和反向转动时达到同一速度值的时刻,作为正向目标时刻和反向目标时刻;
第四获取模块,用于获取所述待标定陀螺仪在所述正向目标时刻时每个坐标轴上的目标正向转速分量,以及在所述反向目标时刻时每个坐标轴上的目标反向转速分量;
标定模块,用于根据所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的目标正向转速分量和目标反向转速分量对所述待标定陀螺仪进行标定。
在本发明实施例中,获取待标定陀螺仪分别沿三个敏感轴正向转动和反向转动时待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,获取随待标定陀螺仪一起正向转动和反向转动的高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中高精度陀螺仪的精度大于待标定陀螺仪的精度。从而可以根据高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,对待标定陀螺仪进行标定。如此,可以通过高精度陀螺仪代替高精度转台来实现对待标定陀螺仪进行标定,所以一般实验室也可以实现对陀螺仪标定。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种标定陀螺仪的方法流程图;
图2-1是本发明实施例2提供的一种标定陀螺仪的方法流程图;
图2-2是本发明实施例2提供的一种待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时的正向实际转速示意图;
图2-3是本发明实施例2提供的一种待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时的反向实际转速示意图;
图2-4是本发明实施例2提供的一种待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时的正向实际转速示意图;
图2-5是本发明实施例2提供的一种待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时的反向实际转速示意图;
图2-6是本发明实施例2提供的一种待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时的正向实际转速示意图;
图2-7是本发明实施例2提供的一种待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时的反向实际转速示意图;
图3-1是本发明实施例3提供的一种标定陀螺仪的系统第一结构示意图;
图3-2是本发明实施例3提供的一种标定陀螺仪的系统第二结构示意图;
图4是本发明实施例4提供的一种标定陀螺仪的装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
发明人在实现本发明实施例的过程中,发现普通转台和高精度转台的主要区别在于:普通转台的精度较低,无法始终保持某一固定的转速。所以,发明人在下述各个实施例中借助另一高精度陀螺仪来标定待标定陀螺仪。具体如下:
实施例1
参见图1,本发明实施例提供了一种标定陀螺仪的方法,包括:
步骤101:获取待标定陀螺仪分别沿三个敏感轴正向转动和反向转动时待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;三个敏感轴中的每一敏感轴分别对应待标定陀螺仪的一个坐标轴,且每一敏感轴与其所对应的坐标轴之间的夹角不大于预设阈值。
步骤102:获取随待标定陀螺仪一起正向转动和反向转动的高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中高精度陀螺仪的精度大于所述待标定陀螺仪的精度。
步骤103:根据高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,获取高精度陀螺仪的正向实际转速和反向实际转速。
步骤104:分别确定高精度陀螺仪在正向转动和反向转动时达到同一速度值的时刻,作为正向目标时刻和反向目标时刻;
步骤105:获取待标定陀螺仪在正向目标时刻时每个坐标轴上的目标正向转速分量,以及在反向目标时刻时每个坐标轴上的目标反向转速分量;
步骤106:根据待标定陀螺仪的每个坐标轴上的目标正向转速分量和目标反向转速分量对待标定陀螺仪进行标定。
在本发明实施例中,获取待标定陀螺仪分别沿三个敏感轴正向转动和反向转动时待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,获取随待标定陀螺仪一起正向转动和反向转动的高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中高精度陀螺仪的精度大于待标定陀螺仪的精度。从而可以根据高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,对待标定陀螺仪进行标定。如此,可以通过高精度陀螺仪代替高精度转台来实现对待标定陀螺仪进行标定,所以一般实验室也可以实现对陀螺仪标定。
实施例2
本发明实施例提供了标定陀螺仪的方法。在本发明实施例中,可以通过高精度陀螺仪来对待标定陀螺仪进行标定,高精度陀螺仪的精度大于待标定陀螺仪的精度。优选的,高精度度陀螺仪的精度可以大于或等于10倍待标定陀螺仪的精度,例如,高精度陀螺仪的精度等于50倍、100倍或150倍待标定陀螺仪的精度等。
待标定陀螺仪包括三个敏感轴,三个敏感轴中的每一敏感轴分别对应待标定陀螺仪的一个坐标轴,每一敏感轴与其所对应的坐标轴之间的夹角不大于预设阈值。三个敏感轴包括第一敏感轴、第二敏感轴和第三敏感轴。第一敏感轴、第二敏感轴和第三敏感轴分别对应待标定陀螺仪的x轴、y轴和z轴。第一敏感轴与x轴之间的夹角,第二敏感轴与y轴之间的夹角以及第三敏感轴与z轴之间的夹角都不大于预设阈值。
在标定时,待标定陀螺仪分别沿其三个敏感轴中的每一敏感轴进行正向转动和反向转动,同时使高精陀螺仪随待标定陀螺仪一起进行正向转动和反向转动,具体可以通过如下几种方式来实现,包括:
第一、将高精度陀螺仪和待标定陀螺仪均放置在转台上,且待标定陀螺仪 的一敏感轴与其对应的坐标轴之间的夹角不超过预设阈值。控制转台根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪沿该敏感轴进行正向转动,同时使高精度陀螺仪随待标定陀螺仪一起正向转动;再控制转台根据预设转速进行反向转动,使待标定陀螺仪沿该敏感轴进行反向转动,同时使高精度陀螺仪随待标定陀螺仪一起反向转动。
然后翻转高精陀螺仪和待标定陀螺仪,按上述相同方式使待标定陀螺仪沿另一敏感轴进行正向转动和反向转动,同时使高精度陀螺仪随待标定陀螺仪一起正向转动和反向转动。或者,仅翻转待标定陀螺仪,并按上述方式使待标定陀螺仪沿另一敏感轴进行正向转动和反向转动,同时使高精陀螺仪随待标定陀螺仪一起进行正向转动和反向转动。
其中,可以将高精陀螺仪和待标定陀螺仪放置在一个正六面体内,通过翻转正六面体,来实现翻转高精陀螺仪和待标定陀螺仪;或者,仅将待标定陀螺仪放置在一个正六面体内,通过翻转正六面体,来实现翻转翻转待标定陀螺仪,并保持高精陀螺仪不变。
第二、将用于固定高精度陀螺仪和待标定陀螺仪的正六面体放置转台上且正六面体的一平面与转台的台面贴合,使待标定陀螺仪的该敏感轴与其对应的坐标轴之间的夹角不超过预设阈值,控制转台根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪沿该敏感轴进行正向转动,同时使高精陀螺仪随待标定陀螺仪一起进行正向转动;翻转正六面体使正六面体的与该平面平行的一平面与转台的台面贴合,控制转台根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪沿该敏感轴进行反向转动,同时使高精陀螺仪随待标定陀螺仪一起进行反向转动。
然后翻转正六面体,按上述相同方式使待标定陀螺仪沿另一敏感轴进行正向转动和反向转动,同时使高精陀螺仪随待标定陀螺仪一起进行正向转动和反向转动。
在高精度陀螺仪和待标定陀螺仪一起转动时,可以通过如下流程来对待标定陀螺仪进行标定。参见图2-1,该方法包括:
步骤201:获取待标定陀螺仪分别沿三个敏感轴正向转动和反向转动时待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;
具体地,获取沿第一敏感轴正向转动和反向转动时,待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;获取沿第二敏感轴正向转动和反向 转动时,待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;获取沿第三敏感轴正向转动和反向转动时,待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量。
步骤202:获取随待标定陀螺仪一起转动的高精度陀螺仪测量到的待标定陀螺仪正向转动和反向转动时的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;
具体地,获取待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动和反向转动时,随待标定陀螺仪一起转动的高精陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;获取待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动和反向转动时,随待标定陀螺仪一起转动的高精陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;获取待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动和反向转动时,随待标定陀螺仪一起转动的高精陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量。
步骤203:对于每个敏感轴,根据待标定陀螺仪沿该敏感轴正向转动和反向转动时高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,获取高精度陀螺仪的正向实际转速和反向实际转速;
具体地,根据待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动和反向转动时高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,按如下公式计算高精度陀螺仪的正向实际转速wx+和反向实际转速wx-;
其中w'xx+为待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的x轴上的正向转速分量,w'xy+为待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的y轴上的正向转速分量,w'xz+为待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的z轴上的正向转速分量;
其中w'xx-为待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的x轴上的反向转速分量,w'xy-为待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的y轴上的反向转速分量,w'xz-为待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的z轴上的反向转速分量;
根据待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动和反向转动时高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,按如下公式计算高精度陀螺仪的正向实际转速wy+和反向实际转速wy-;
其中w'yx+为待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的x轴上的正向转速分量,w'yy+为待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的y轴上的正向转速分量,w'yz+为待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的z轴上的正向转速分量;
其中w'yx-为待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的x轴上的反向转速分量,w'yy-为待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的y轴上的反向转速分量,w'yz-为待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的z轴上的反向转速分量;
根据待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动和反向转动时高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,按如下公式计算高精度陀螺仪的正向实际转速wz+和反向实际转速wz-;
其中w'zx+为待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的x轴上的正向转速分量,w'zy+为待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的y轴上的正向转速分量,w'zz+为待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的z轴上的正向转速分量;
其中w'zx-为待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的x轴上的反向转速分量,w'zy-为待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的y轴上的反向转速分量,w'zz-为待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的z轴上的反向转速分量。
假设,参见图2-2,获取的待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的正向实际转速如图2-2的(1)图所示,待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时分别在x轴、y轴和z轴上的正向转速分量如图2-2的(2)图所示;参见图2-3,获取的待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的反向实际转速如图2-3的(1)图所示,待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时分别在x轴、y轴和z轴上的反向转速分量如图2-3的(2)图所示。参见图2-4,获取的待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的正向实际转速如图 2-4的(1)图所示,待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时分别在x轴、y轴和z轴上的正向转速分量如图2-4的(2)图所示;参见图2-5,获取的待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的反向实际转速如图2-5的(1)图所示,待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时分别在x轴、y轴和z轴上的反向转速分量如图2-5的(2)图所示。参见图2-6,获取的待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的正向实际转速如图2-6的(1)图所示,待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时分别在x轴、y轴和z轴上的正向转速分量如图2-6的(2)图所示;参见图2-7,获取的待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的反向实际转速如图2-7的(1)图所示,待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时分别在x轴、y轴和z轴上的反向转速分量如图2-7的(2)图所示。
步骤204:分别确定高精度陀螺仪正向转动和反向转动时达到同一速度值的时刻,作为正向目标时刻和反向目标时刻;
具体地,获取待标定陀螺仪沿每个敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的正向实际转速集合和待标定陀螺仪沿每个敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的反向实际转速集合,从每个正向实际转速集合和反向实际转速集合中的实际转动速度绝对值的交集中获取至少一个实际转动速度作为目标速度;对于每一敏感轴,根据待标定陀螺仪沿该敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的正向实际转速集合,确定高精度陀螺仪的正向转动时达到该目标速度的正向目标时刻;根据待标定陀螺仪沿该敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的反向实际转速集合,确定高精度陀螺仪的反向转动时达到该目标速度的反向目标时刻。
例如,获取待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的正向实际转速集合如图2-2的(1)图所示以及待标定陀螺仪反向转动时高精度陀螺仪的反向实际转速集合如图2-3的(1)图所示,待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的正向实际转速集合如图2-4的(1)图所示和待标定陀螺仪反向转动时高精度陀螺仪的反向实际转速集合如图2-5的(1)图所示,以及待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的正向实际转速集合如图2-6的(1)图所示和待标定陀螺仪反向转动时高精度陀螺仪的反向实际转速集合如图2-7的(1)图所示;从上述六个集合中的实际转动速度绝对值的交集中获取至少一个实际转动速度w作为目标速度;根据如图2-2的(1)图所示的待 标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的正向实际转速集合,确定高精度陀螺仪的正向转动时达到目标速度w的正向目标时刻tx+;根据如图2-3的(1)图所示的待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的反向实际转速集合,确定高精度陀螺仪的反向转动时达到目标速度w的反向目标时刻tx-;根据如图2-4的(1)图所示的待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的正向实际转速集合,确定高精度陀螺仪的正向转动时达到目标速度w的正向目标时刻ty+;根据如图2-5的(1)图所示的待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的反向实际转速集合,确定高精度陀螺仪的反向转动时达到目标速度w的反向目标时刻ty-;根据如图2-6的(1)图所示的待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时高精度陀螺仪的正向实际转速集合,确定高精度陀螺仪的正向转动时达到目标速度w的正向目标时刻tz+;根据如图2-7的(1)图所示的待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时高精度陀螺仪的反向实际转速集合,确定高精度陀螺仪的反向转动时达到目标速度w的反向目标时刻tz-。
步骤205:获取待标定陀螺仪在正向目标时刻的目标正向转速分量以及在反向目标时刻的目标反向转速分量;
具体地,对于每一敏感轴,获取待标定陀螺仪在正向目标时刻对应的在x轴上的正向转速分量作为目标正向转速分量,在y轴上的正向转速分量作为目标正向实际转速和在z轴上的正向转速分量作为目标正向实际转速;获取待标定陀螺仪在反向目标时刻对应的在x轴上的反向转速分量作为目标反向实际转速,在y轴上的反向转速分量作为目标反向实际转速和在z轴上的反向转速分量作为目标反向实际转速。
例如,参见图2-2,对于第一敏感轴,获取待标定陀螺仪在正向目标时刻tx+对应的在x上的正向转速分量wxx+作为目标正向实际转速,在y轴上的正向转速分量wxy+作为目标正向实际转速和在z轴上的正向转速分量wxz+作为目标正向实际转速,以及参见图2-3,获取待标定陀螺仪在反向目标时刻tx-对应的在x轴上的反向转速分量wxx-作为目标反向实际转速,在y轴上的反向转速分量wxy-作为目标反向实际转速和在z轴上的反向转速分量wxz-作为目标反向实际转速。
参见图2-4,对于第二敏感轴,获取待标定陀螺仪在正向目标时刻ty+对应的在x上的正向转速分量wyx+作为目标正向实际转速,在y轴上的正向转速分量wyy+作为目标正向实际转速和在z轴上的正向转速分量wyz+作为目标正向实际转 速,以及参见图2-5,获取待标定陀螺仪在反向目标时刻ty-对应的在x轴上的反向转速分量wyx-作为目标反向实际转速,在y轴上的反向转速分量wyy-作为目标反向实际转速和在z轴上的反向转速分量wyz-作为目标反向实际转速。
参见图2-6,对于第三敏感轴,获取待标定陀螺仪在正向目标时刻tz+对应的在x上的正向转速分量wzx+作为目标正向实际转速,在y轴上的正向转速分量wzy+作为目标正向实际转速和在z轴上的正向转速分量wzz+作为目标正向实际转速,以及参见图2-7,获取待标定陀螺仪在反向目标时刻tz-对应的在x轴上的反向转速分量wzx-作为目标反向实际转速,在y轴上的反向转速分量wzy-作为目标反向实际转速和在z轴上的反向转速分量wzz-作为目标反向实际转速。
步骤206:根据待标定陀螺仪的目标正向转速分量和目标反向转速分量对待标定陀螺仪进行标定。
具体地,根据待标定陀螺仪的目标正向转速分量和目标反向转速分量,获取待标定陀螺仪的每个坐标轴的零偏,将每个坐标轴的零偏组成待标定陀螺仪的零偏信息;根据目标速度、待标定陀螺仪的目标正向转速分量和目标反向转速分量,获取待标定陀螺仪的每个坐标轴的标度因子和安装误差系数,将每个坐标轴的标度因子和安装误差系数组成待标定陀螺仪的姿态信息,以实现对待标定陀螺仪进行标定。
其中,对待标定陀螺仪标定后,当使用待标定陀螺仪测量物体的转速时,待标定陀螺仪先测量物体的转速,然后再根据自身的零偏信息和姿态信息对测量的转速进行校正,以得到物体的实际转速。
对于待标定陀螺仪的x轴的零偏、y轴的零偏和z轴的零偏,可以通过如下公式来获取;
在上述公式中,wx0为x轴的零偏,wy0为y轴的零偏,wz0为z轴的零偏,wxx+为待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wyy+为待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wzz+为待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在z轴上的目标正向转速分量;wxx-为待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wyy-为待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量,wzz-为 待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量。
然后,将x轴的零偏wx0、y轴的零偏wy0和为z轴的零偏wz0组成如矩阵(1)所示的待标定陀螺仪的零偏信息;
对于待标定陀螺仪的x轴的标度因子、y轴的标度因子和z轴的标度因子,可以通过如下公式来获取;
在上述公式中,Skx为x轴的标度因子,Sky为y轴的标度因子,Skz为z轴的标度因子,w为目标速度。
对于待标定陀螺仪的x轴的安装误差系数、y轴的安装误差系数和z轴的安装误差系数,可以通过如下公式来获取;
在上述公式中,x轴的安装误差系数包括Kxy和Kxz,Kyx为y轴相对x轴的安装误差系数,Kzx为z轴相对x轴的安装误差系数,wxy+为待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wxy-为待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量,wxz+为待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在z轴上的目标正向转速分量,wxz-为待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量;
y轴的安装误差系数包括Kxy和Kzy,Kxy为x轴相对y轴的安装误差系数,Kzy为z轴相对y轴的安装误差系数,wyx+为待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wyx-为待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wyz+为待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在z 轴上的目标正向转速分量,wyz-为待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量;
z轴的安装误差系数包括Kxz和Kyz,Kxz为x轴相对z轴的安装误差系数和Kyz为y轴相对z轴的安装误差系数,wzx+为待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wzx-为待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wzy+为待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wzy-为待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量。
然后,将每个坐标轴的标度因子和安装误差系数组成如矩阵(2)所示的待标定陀螺仪的姿态信息;
其中,本实施例的执行主体可以为与待标定陀螺仪和高精度陀螺仪电性相连且具有计算能力的终端。
在本发明实施例中,获取待标定陀螺仪分别沿三个敏感轴正向转动和反向转动时待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,获取随待标定陀螺仪一起正向转动和反向转动的高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中高精度陀螺仪的精度大于待标定陀螺仪的精度,从而可以根据高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,对待标定陀螺仪进行标定,且在标定的过程中可以普通转台代替高精度转台,又因为普通转台的价格低、安装简单且对场地要求不高,所以一般实验室也可以实现对陀螺仪标定。
实施例3
参见图3-1,本发明实施例提供了一种用于实施例1或2所述的方法对待标定陀螺仪进行标定的系统,该系统包括:
转台2和高精度陀螺仪3,待标定陀螺仪1和高精度陀螺仪3均位于转台2上且转台2的转轴与待标定陀螺仪1的坐标轴之间的夹角不大于预设阈值。
转台2为普通转台,其精度较低,如果向转台2输入一转速,转台2无法始终保持以该转速转动,转台2在各时刻转动的实际转速会在该转速上下波动。 例如,如果向转台2输入转速为100度/秒,转台2在任一时刻转动的实际转速可能大于100度/秒,可能等于100度/秒,也可能小于100度/秒。另外,转台2的台面是标准平面,台面的刚性较高,转台2在转动时其台面不会发生形变。
高精度陀螺仪的精度3大于待标定陀螺仪1的精度。优选的,高精度度陀螺仪3的精度可以大于或等于10倍待标定陀螺仪1的精度,例如,高精度陀螺仪的精度3等于50倍、100倍或150倍待标定陀螺仪1的精度等。
高精度陀螺仪3和待标定陀螺仪1具有三个敏感轴,该三个敏感轴中的每一敏感轴分别对应待标定陀螺仪1和高精度陀螺仪3的一个坐标轴,且每一敏感轴与其所对应的坐标轴之间的夹角不大于预设阈值。该三个敏感轴包括第一敏感轴、第二敏感轴和第三敏感轴。第一敏感轴、第二敏感轴和第三敏感轴分别对应高精度陀螺仪3和待标定陀螺仪1的x轴、y轴和z轴。第一敏感轴与x轴之间的夹角,第二敏感轴与y轴之间的夹角以及第三敏感轴与z轴之间的夹角都不大于预设阈值。
其中,在本实施例中,需要控制待标定陀螺仪1和高精度陀螺仪3一起转动,具体实现如下:
待标定陀螺仪1和高精度陀螺仪3位于转台2上,且待标定陀螺仪1的第一敏感轴与x轴之间的夹角都不大于预设阈值,控制转动2根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪1沿第一敏感轴进行正向转动,同时使高精度陀螺仪3随待标定陀螺仪1一起正向转动;再控制转动2根据预设转速进行反向转动,使待标定陀螺仪1沿第一敏感轴进行反向转动,同时使高精度陀螺仪随待标定陀螺仪一起反向转动。翻转待标定陀螺仪1和高精度陀螺仪3,使待标定陀螺仪1的第二敏感轴与y轴之间的夹角不大于预设阈值,并按上述方式使待标定陀螺仪1沿第二敏感轴分别进行正向转动和反向转动,同时使高精度陀螺仪随待标定陀螺仪一起正向转动和反向转动。再翻转待标定陀螺仪1和高精度陀螺仪3,使待标定陀螺仪1的第三敏感轴与z轴之间的夹角不大于预设阈值,并按上述方式使待标定陀螺仪1沿第三敏感轴分别进行正向转动和反向转动,同时使高精度陀螺仪随待标定陀螺仪一起正向转动和反向转动。
其中,正向转动可以为顺时针转动,反向转动可以为逆时针转动;或正向转动可以为逆时针转动,反向转动可以为顺时针转动。
其中,还可以将高精度陀螺仪3放置在转动2,在每次翻转待标定陀螺仪1 时,仅翻转待标定陀螺仪1并保持高精度陀螺仪3不动,在待标定陀螺仪1沿每个敏感轴正向转动和反向转动时,使高精度陀螺仪3随待标定陀螺仪1一起正向转动和反向转动。
参见图3-2,该系统还包括:
用于固定待标定陀螺仪1的正六面体4,且正六面体4的六个面分别放置在转台2上进行转动以根据高精度陀螺仪3的转速确定转台2在转动过程中的实际转速,并根据转台2在转动过程中的实际转速和待标定陀螺仪1的转速,对待标定陀螺仪1进行标定。
正六面体4包括的六个平面都为标准平面。可以通过翻转正六面体4来实现翻转待标定陀螺仪1和高精度陀螺仪3。
其中,正六面体4可以同时固定待标定陀螺仪1和高精度陀螺仪3。在本实施例中,还可以通过如下方式控制待标定陀螺仪1和高精度陀螺仪3一起转动,具体实现如下:
将正六面体4的第一平面与转台2的台面贴合,使待标定陀螺仪1的第一敏感轴与x轴之间的夹角都不大于预设阈值,控制转动2根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪1沿第一敏感轴分别进行正向转动,同时使高精陀螺仪3随待标定陀螺仪1一起进行正向转动;翻转正六面体4,使正六面体4的与第一平面相平行的第二平面与转台2的台面贴合,再控制转动2根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪1沿第一敏感轴分别进行反向转动,同时使高精陀螺仪3随待标定陀螺仪1一起进行反向转动。
翻转正六面体4使正六体4的第三平面与转台2的台面贴合,第三平面分别与第一平面和第二平面都存在一条共同边,使待标定陀螺仪1的第二敏感轴与y轴之间的夹角不大于预设阈值,控制转动2根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪1沿第二敏感轴分别进行正向转动,同时使高精陀螺仪3随待标定陀螺仪1一起进行正向转动;翻转正六面体4,使正六面体4的与第三平面相平行的第四平面与转台2的台面贴合,再控制转动2根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪1沿第二敏感轴分别进行反向转动,同时使高精陀螺仪3随待标定陀螺仪1一起进行反向转动。
翻转正六面体4使正六体4的第五平面与转台2的台面贴合,第五平面分别与第一平面、第二平面、第三平面和第四平面都存在一条共同边,使待标定 陀螺仪1的第三敏感轴与z轴之间的夹角不大于预设阈值,控制转动2根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪1沿第三敏感轴分别进行正向转动,同时使高精陀螺仪3随待标定陀螺仪1一起进行正向转动;翻转正六面体4,使正六面体4的与第五平面相平行的第六平面与转台2的台面贴合,再控制转动2根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪1沿第三敏感轴分别进行反向转动,同时使高精陀螺仪3随待标定陀螺仪1一起进行反向转动。
其中,正六面体4可以仅固定待标定陀螺仪1。在本实施例中,还可以通过如下方式控制待标定陀螺仪1和高精度陀螺仪3一起转动,具体实现如下:
将正六面体4的第一平面与转台2的台面贴合,使待标定陀螺仪1的第一敏感轴与x轴之间的夹角都不大于预设阈值,将高精度陀螺仪3放置在转台2上。控制转动2根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪1沿第一敏感轴分别进行正向转动,以及高精度陀螺仪3随待标定陀螺仪1一起正向转动;翻转正六面体4,使正六面体4的与第一平面相平行的第二平面与转台2的台面贴合,再控制转动2根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪1沿第一敏感轴分别进行反向转动,以及高精度陀螺仪3随待标定陀螺仪1一起反向转动。
翻转正六面体4使正六体4的第三平面与转台2的台面贴合,第三平面分别与第一平面和第二平面都存在一条共同边,使待标定陀螺仪1的第二敏感轴与y轴之间的夹角不大于预设阈值,控制转动2根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪1沿第二敏感轴分别进行正向转动,以及高精度陀螺仪3随待标定陀螺仪1一起正向转动;翻转正六面体4,使正六面体4的与第三平面相平行的第四平面与转台2的台面贴合,再控制转动2根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪1沿第二敏感轴分别进行反向转动,以及高精度陀螺仪3随待标定陀螺仪1一起反向转动。
翻转正六面体4使正六体4的第五平面与转台2的台面贴合,第五平面分别与第一平面、第二平面、第三平面和第四平面都存在一条共同边,使待标定陀螺仪1的第三敏感轴与z轴之间的夹角不大于预设阈值,控制转动2根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪1沿第三敏感轴分别进行正向转动,以及高精度陀螺仪3随待标定陀螺仪1一起正向转动;翻转正六面体4,使正六面体4的与第五平面相平行的第六平面与转台2的台面贴合,再控制转动2根据预设转速进行正向转动,使待标定陀螺仪1沿第三敏感轴分别进行反向转动, 以及高精度陀螺仪3随待标定陀螺仪1一起反向转动。
实施例4
参见图4,本发明实施例提供了一种标定陀螺仪的装置,包括:
第一获取模块401,用于获取待标定陀螺仪分别沿三个敏感轴正向转动和反向转动时所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;所述三个敏感轴中的每一敏感轴分别对应所述待标定陀螺仪的一个坐标轴,且所述每一敏感轴与其所对应的坐标轴之间的夹角不大于预设阈值;
第二获取模块402,用于获取随所述待标定陀螺仪一起正向转动和反向转动的高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述高精度陀螺仪的精度大于所述待标定陀螺仪的精度;
第三获取模块403,用于根据所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,获取所述高精度陀螺仪的正向实际转速和反向实际转速;
确定模块404,用于分别确定所述高精度陀螺仪在正向转动和反向转动时达到同一速度值的时刻,作为正向目标时刻和反向目标时刻;
第四获取模块405,用于获取所述待标定陀螺仪在所述正向目标时刻时每个坐标轴上的目标正向转速分量,以及在所述反向目标时刻时每个坐标轴上的目标反向转速分量;
标定模块406,用于根据所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的目标正向转速分量和目标反向转速分量对所述待标定陀螺仪进行标定。
优选的,所述第一获取模块401包括:
第一获取单元,用于获取沿第一敏感轴正向转动和反向转动时,所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述第一敏感轴与所述待标定陀螺仪的x轴之间的夹角不大于预设阈值;
第二获取单元,用于获取沿第二敏感轴正向转动和反向转动时,所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述第二敏感轴与所述待标定陀螺仪的y轴之间的夹角不大于预设阈值;
第三获取单元,用于获取沿第三敏感轴正向转动和反向转动时,所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述第三敏感轴与所述待标定陀螺仪的z轴之间的夹角不大于预设阈值。
优选的,所述第三获取模块402包括:
第一计算单元,用于根据所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动和反向转动时所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,按如下公式计算所述高精度陀螺仪的正向实际转速wx+和反向实际转速wx-;
其中w'xx+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的正向转速分量,w'xy+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的正向转速分量,w'xz+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的正向转速分量;
其中w'xx-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的反向转速分量,w'xy-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的反向转速分量,w'xz-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的反向转速分量;
第二计算单元,用于根据所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动和反向转动时所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,按如下公式计算所述高精度陀螺仪的正向实际转速wy+和反向实际转速wy-;
其中w'yx+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的正向转速分量,w'yy+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的正向转速分量,w'yz+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的正向转速分量;
其中w'yx-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的反向转速分量,w'yy-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的反向转速分量,w'yz-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的反向转速分量;
第三计算单元,用于根据所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动和反向转动时所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,按如下公式计算所述高精度陀螺仪的正向实际转速wz+和反向实际转速wz-;
其中w'zx+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的正向转速分量,w'zy+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的正向转速分量,w'zz+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的正向转速分量;
其中w'zx-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的反向转速分量,w'zy-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的反向转速分量,w'zz-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的反向转速分量。
优选的,所述确定模块403包括:
第四获取单元,用于分别获取所述高精度陀螺仪的正向实际转速集合和反向实际转速集合;
第五获取单元,用于获取所述正向实际转速集合和反向实际转速集中的实际转动速度绝对值的交集中的至少一个实际转动速度,作为目标速度;
确定单元,用于根据所述正向实际转速集合,确定所述高精度陀螺仪的正向转动时达到所述目标速度的正向目标时刻;根据所述反向实际转速集合,确定所述高精度陀螺仪的反向转动时达到所述目标速度的反向目标时刻。
优选的,所述标定模块包括:
第六获取单元,用于根据所述待标定陀螺仪的目标正向转速分量和目标反向转速分量,获取所述待标定陀螺仪的每个坐标轴的零偏,将所述每个坐标轴的零偏组成所述待标定陀螺仪的零偏信息;
第七获取单元,用于根据目标速度、所述待标定陀螺仪的目标正向转速分量和目标反向转速分量,获取所述待标定陀螺仪的每个坐标轴的标度因子和安装误差系数,将所述每个坐标轴的标度因子和安装误差系数组成所述待标定陀螺仪的姿态信息。
优选的,所述第六获取单元,用于按如下公式获取所述待标定陀螺仪的x轴的零偏、y轴的零偏和z轴的零偏;
其中,wx0为x轴的零偏,wy0为y轴的零偏,wz0为z轴的零偏,wxx+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wyy+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wzz+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在z轴上的目标正向转速分量;wxx-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wyy-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量,wzz-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量。
优选的,所述第七获取单元,用于按如下公式获取所述待标定陀螺仪的x轴的标度因子、y轴的标度因子和z轴的标度因子;
其中,Skx为x轴的标度因子,Sky为y轴的标度因子,Skz为z轴的标度因子,wxx+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wyy+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wzz+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在z轴上的目标正向转速分量;wxx-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wyy-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量,wzz-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量,w为所述目标速度;
按如下公式获取所述待标定陀螺仪的x轴的安装误差系数、y轴的安装误差系数和z轴的安装误差系数;
其中,x轴的安装误差系数包括Kyx和Kzx,Kyx为y轴相对x轴的安装误差系数,Kzx为z轴相对x轴的安装误差系数,wxy+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wxy-为所述待标定陀螺仪沿第一 敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量,wxz+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在z轴上的目标正向转速分量,wxz-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量;
y轴的安装误差系数包括Kxy和Kzy,Kxy为x轴相对y轴的安装误差系数,Kzy为z轴相对y轴的安装误差系数,wyx+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wyx-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wyz+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在z轴上的目标正向转速分量,wyz-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量;
z轴的安装误差系数包括Kxz和Kyz,Kxz为x轴相对z轴的安装误差系数和Kyz为y轴相对z轴的安装误差系数,wzx+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wzx-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wzy+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wzy-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量。
在本发明实施例中,获取待标定陀螺仪分别沿三个敏感轴正向转动和反向转动时待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,获取随待标定陀螺仪一起正向转动和反向转动的高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中高精度陀螺仪的精度大于待标定陀螺仪的精度。从而可以根据高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,对待标定陀螺仪进行标定。如此,可以通过高精度陀螺仪代替高精度转台来实现对待标定陀螺仪进行标定,所以一般实验室也可以实现对陀螺仪标定。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的 保护范围之内。
Claims (16)
1.一种标定陀螺仪的方法,其特征在于,所述方法包括:
获取待标定陀螺仪分别沿三个敏感轴正向转动和反向转动时所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;所述三个敏感轴中的每一敏感轴分别对应所述待标定陀螺仪的一个坐标轴,且所述每一敏感轴与其所对应的坐标轴之间的夹角不大于预设阈值;
获取随所述待标定陀螺仪一起正向转动和反向转动的高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述高精度陀螺仪的精度大于所述待标定陀螺仪的精度;
根据所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,获取所述高精度陀螺仪的正向实际转速和反向实际转速;
分别确定所述高精度陀螺仪在正向转动和反向转动时达到同一速度值的时刻,作为正向目标时刻和反向目标时刻;
获取所述待标定陀螺仪在所述正向目标时刻时每个坐标轴上的目标正向转速分量,以及在所述反向目标时刻时每个坐标轴上的目标反向转速分量;
根据所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的目标正向转速分量和目标反向转速分量对所述待标定陀螺仪进行标定。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取待标定陀螺仪分别沿三个敏感轴正向转动和反向转动时所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,包括:
获取沿第一敏感轴正向转动和反向转动时,所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述第一敏感轴与所述待标定陀螺仪的x轴之间的夹角不大于预设阈值;
获取沿第二敏感轴正向转动和反向转动时,所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述第二敏感轴与所述待标定陀螺仪的y轴之间的夹角不大于预设阈值;
获取沿第三敏感轴正向转动和反向转动时,所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述第三敏感轴与所述待标定陀螺仪的z轴之间的夹角不大于预设阈值。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述根据所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,获取所述高精度陀螺仪的正向实际转速和反向实际转速,包括:
根据所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动和反向转动时所述高精陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,按如下公式计算所述高精度陀螺仪测量的正向实际转速wx+和反向实际转速wx-;
其中w'xx+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的正向转速分量,w'xy+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的正向转速分量,w'xz+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的正向转速分量;
其中w'xx-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的反向转速分量,w'xy-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的反向转速分量,w'xz-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的反向转速分量;
根据所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动和反向转动时所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,按如下公式计算所述高精度陀螺仪的正向实际转速wy+和反向实际转速wy-;
其中w'yx+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的正向转速分量,w'yy+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的正向转速分量,w'yz+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的正向转速分量;
其中w'yx-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的反向转速分量,w'yy-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的反向转速分量,w'yz-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的反向转速分量;
根据所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动和反向转动时所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,按如下公式计算所述高精度陀螺仪的正向实际转速wz+和反向实际转速wz-;
其中w'zx+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的正向转速分量,w'zy+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的正向转速分量,w'zz+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的正向转速分量;
其中w'zx-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的反向转速分量,w'zy-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的反向转速分量,w'zz-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的反向转速分量。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述分别确定所述高精度陀螺仪在正向转动和反向转动时达到同一速度值的时刻,作为正向目标时刻和反向目标时刻,包括:
分别获取所述高精度陀螺仪的正向实际转速集合和反向实际转速集合;
获取所述正向实际转速集合和反向实际转速集中的实际转动速度绝对值的交集中的至少一个实际转动速度,作为目标速度;
根据所述正向实际转速集合,确定所述高精度陀螺仪的正向转动时达到所述目标速度的正向目标时刻;根据所述反向实际转速集合,确定所述高精度陀螺仪的反向转动时达到所述目标速度的反向目标时刻。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的目标正向转速分量和目标反向转速分量对所述待标定陀螺仪进行标定,包括:
根据所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的目标正向转速分量和目标反向转速分量,获取所述待标定陀螺仪的每个坐标轴的零偏,将所述每个坐标轴的零偏组成所述待标定陀螺仪的零偏信息;
根据目标速度、所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的目标正向转速分量和所述目标反向转速分量,获取所述待标定陀螺仪的每个坐标轴的标度因子和安装误差系数,将所述每个坐标轴的标度因子和安装误差系数组成所述待标定陀螺仪的姿态信息。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的目标正向转速分量和目标反向转速分量,获取所述待标定陀螺仪的每个坐标轴的零偏,包括:
按如下公式获取所述待标定陀螺仪的x轴的零偏、y轴的零偏和z轴的零偏;
其中,wx0为x轴的零偏,wy0为y轴的零偏,wz0为z轴的零偏,wxx+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wyy+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wzz+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在z轴上的目标正向转速分量;wxx-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wyy-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量,wzz-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量。
7.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据目标速度、所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的目标正向转速分量和所述目标反向转速分量,获取所述待标定陀螺仪的每个坐标轴的标度因子和安装误差系数,包括:
按如下公式获取所述待标定陀螺仪的x轴的标度因子、y轴的标度因子和z轴的标度因子;
其中,Skx为x轴的标度因子,Sky为y轴的标度因子,Skz为z轴的标度因子,wxx+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wyy+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wzz+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在z轴上的目标正向转速分量;wxx-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wyy-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量,wzz-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量,w为所述目标速度;
按如下公式获取所述待标定陀螺仪的x轴的安装误差系数、y轴的安装误差系数和z轴的安装误差系数;
其中,x轴的安装误差系数包括Kyx和Kzx,Kyx为y轴相对x轴的安装误差系数,Kzx为z轴相对x轴的安装误差系数,wxy+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wxy-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量,wxz+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在z轴上的目标正向转速分量,wxz-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量;
y轴的安装误差系数包括Kxy和Kzy,Kxy为x轴相对y轴的安装误差系数,Kzy为z轴相对y轴的安装误差系数,wyx+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wyx-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wyz+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在z轴上的目标正向转速分量,wyz-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量;
z轴的安装误差系数包括Kxz和Kyz,Kxz为x轴相对z轴的安装误差系数和Kyz为y轴相对z轴的安装误差系数,wzx+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wzx-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wzy+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wzy-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量。
8.一种用于如权利要求1-7所述的方法对待标定陀螺仪进行标定的系统,其特征在于,包括:
转台和高精度陀螺仪,所述待标定陀螺仪和所述高精度陀螺仪均位于所述转台上且转台的转轴与待标定陀螺仪的坐标轴之间的夹角不大于预设阈值。
9.如权利要求8所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
用于固定所述待标定陀螺仪的正六面体,且所述正六面体的六个面分别放置在所述转台上进行转动以根据所述高精度陀螺仪的转速确定所述转台在转动过程中的实际转速,并根据所述转台在所述转动过程中的实际转速和所述待标定陀螺仪的转速,对所述待标定陀螺仪进行标定。
10.一种标定陀螺仪的装置,其特征在于,所述装置包括:
第一获取模块,用于获取待标定陀螺仪分别沿三个敏感轴正向转动和反向转动时所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;所述三个敏感轴中的每一敏感轴分别对应所述待标定陀螺仪的一个坐标轴,且所述每一敏感轴与其所对应的坐标轴之间的夹角不大于预设阈值;
第二获取模块,用于获取随所述待标定陀螺仪一起正向转动和反向转动的高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述高精度陀螺仪的精度大于所述待标定陀螺仪的精度;
第三获取模块,用于根据所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,获取所述高精度陀螺仪的正向实际转速和反向实际转速;
确定模块,用于分别确定所述高精度陀螺仪在正向转动和反向转动时达到同一速度值的时刻,作为正向目标时刻和反向目标时刻;
第四获取模块,用于获取所述待标定陀螺仪在所述正向目标时刻时每个坐标轴上的目标正向转速分量,以及在所述反向目标时刻时每个坐标轴上的目标反向转速分量;
标定模块,用于根据所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的目标正向转速分量和目标反向转速分量对所述待标定陀螺仪进行标定。
11.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述第一获取模块包括:
第一获取单元,用于获取沿第一敏感轴正向转动和反向转动时,所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述第一敏感轴与所述待标定陀螺仪的x轴之间的夹角不大于预设阈值;
第二获取单元,用于获取沿第二敏感轴正向转动和反向转动时,所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述第二敏感轴与所述待标定陀螺仪的y轴之间的夹角不大于预设阈值;
第三获取单元,用于获取沿第三敏感轴正向转动和反向转动时,所述待标定陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量;其中所述第三敏感轴与所述待标定陀螺仪的z轴之间的夹角不大于预设阈值。
12.如权利要求10或11所述的装置,其特征在于,所述第三获取模块包括:
第一计算单元,用于根据所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动和反向转动时所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,按如下公式计算所述高精度陀螺仪的正向实际转速wx+和反向实际转速wx-;
其中w'xx+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的正向转速分量,w'xy+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的正向转速分量,w'xz+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的正向转速分量;
其中w'xx-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的反向转速分量,w'xy-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的反向转速分量,w'xz-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的反向转速分量;
第二计算单元,用于根据所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动和反向转动时所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,按如下公式计算所述高精度陀螺仪的正向实际转速wy+和反向实际转速wy-;
其中w'yx+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的正向转速分量,w'yy+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的正向转速分量,w'yz+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的正向转速分量;
其中w'yx-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的反向转速分量,w'yy-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的反向转速分量,w'yz-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的反向转速分量;
第三计算单元,用于根据所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动和反向转动时所述高精度陀螺仪的每个坐标轴上的正向转速分量和反向转速分量,按如下公式计算所述高精度陀螺仪的正向实际转速wz+和反向实际转速wz-;
其中w'zx+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的正向转速分量,w'zy+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的正向转速分量,w'zz+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的正向转速分量;
其中w'zx-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的x轴上的反向转速分量,w'zy-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的y轴上的反向转速分量,w'zz-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时所述高精度陀螺仪的z轴上的反向转速分量。
13.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述确定模块包括:
第四获取单元,用于分别获取所述高精度陀螺仪的正向实际转速集合和反向实际转速集合;
第五获取单元,用于获取所述正向实际转速集合和反向实际转速集中的实际转动速度绝对值的交集中的至少一个实际转动速度,作为目标速度;
确定单元,用于根据所述正向实际转速集合,确定所述高精度陀螺仪的正向转动时达到所述目标速度的正向目标时刻;根据所述反向实际转速集合,确定所述高精度陀螺仪的反向转动时达到所述目标速度的反向目标时刻。
14.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述标定模块包括:
第六获取单元,用于根据所述待标定陀螺仪的目标正向转速分量和目标反向转速分量,获取所述待标定陀螺仪的每个坐标轴的零偏,将所述每个坐标轴的零偏组成所述待标定陀螺仪的零偏信息;
第七获取单元,用于根据目标速度、所述待标定陀螺仪的目标正向转速分量和目标反向转速分量,获取所述待标定陀螺仪的每个坐标轴的标度因子和安装误差系数,将所述每个坐标轴的标度因子和安装误差系数组成所述待标定陀螺仪的姿态信息。
15.如权利要求14所述的装置,其特征在于,所述第六获取单元,用于按如下公式获取所述待标定陀螺仪的x轴的零偏、y轴的零偏和z轴的零偏;
其中,wx0为x轴的零偏,wy0为y轴的零偏,wz0为z轴的零偏,wxx+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wyy+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wzz+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在z轴上的目标正向转速分量;wxx-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wyy-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量,wzz-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量。
16.如权利要求14所述的装置,其特征在于,所述第七获取单元,用于按如下公式获取所述待标定陀螺仪的x轴的标度因子、y轴的标度因子和z轴的标度因子;
其中,Skx为x轴的标度因子,Sky为y轴的标度因子,Skz为z轴的标度因子,wxx+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wyy+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wzz+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在z轴上的目标正向转速分量;wxx-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wyy-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量,wzz-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量,w为所述目标速度;
按如下公式获取所述待标定陀螺仪的x轴的安装误差系数、y轴的安装误差系数和z轴的安装误差系数;
其中,x轴的安装误差系数包括Kyx和Kzx,Kyx为y轴相对x轴的安装误差系数,Kzx为z轴相对x轴的安装误差系数,wxy+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wxy-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量,wxz+为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴正向转动时在z轴上的目标正向转速分量,wxz-为所述待标定陀螺仪沿第一敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量;
y轴的安装误差系数包括Kxy和Kzy,Kxy为x轴相对y轴的安装误差系数,Kzy为z轴相对y轴的安装误差系数,wyx+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wyx-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wyz+为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴正向转动时在z轴上的目标正向转速分量,wyz-为所述待标定陀螺仪沿第二敏感轴反向转动时在z轴上的目标反向转速分量;
z轴的安装误差系数包括Kxz和Kyz,Kxz为x轴相对z轴的安装误差系数和Kyz为y轴相对z轴的安装误差系数,wzx+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在x轴上的目标正向转速分量,wzx-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在x轴上的目标反向转速分量,wzy+为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴正向转动时在y轴上的目标正向转速分量,wzy-为所述待标定陀螺仪沿第三敏感轴反向转动时在y轴上的目标反向转速分量。
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