CN106546267A - 一种速率陀螺的零位温度标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种速率陀螺的零位温度标定方法，包括以下步骤：建立速率陀螺零位误差的多项式温度模型；对速率陀螺进行温度循环并连续采集陀螺的零位输出；根据全温区范围内速率陀螺零位输出的温度特性进行多项式拟合，通过最小二乘法得到误差拟合系数，并带入模型方程对陀螺零位进行补偿。本发明利用多项式对速率陀螺全温区范围内的零位进行拟合，最大程度地拟合了速率陀螺的温度特性，较之简单线性拟合而言，拟合精度更高，拟合效果更好；较之多点多项式拟合方法而言，标定时间更短，操作更为简单。

Description

一种速率陀螺的零位温度标定方法
技术领域
本发明属于速率陀螺的误差标定补偿技术领域，具体涉及一种速率陀螺的零位温度标定方法。
背景技术
传统速率陀螺的零位温度标定多采用简单线性拟合、分段线性拟合或多点函数拟合的方法：文献《改善MEMS陀螺误差温度稳定性的驱动力补偿方法或者变化趋势较为平滑时比较适》中使用了简单线性拟合的方法对陀螺仪零偏进行补偿；文献“ThermalCalibration ofLow Cost MEMS Sensors for Land Vehicle Navigation System”则采用了分段拟合方法。这些方法在陀螺仪的零位随温度线性变化用，但在陀螺仪温度特性曲线线性度较差时，拟合误差比较大，且多点函数拟合若要达到较高精度，需采集足够多的温度点下的速率陀螺零位数据，耗时较大。
发明内容
本发明解决了现有技术的不足，提供一种高精度、高效率速率陀螺的零位温度标定方法。
本发明所采用的技术方案是：一种速率陀螺的零位温度标定方法，包括以下步骤：
步骤1、建立速率陀螺零位误差的多项式温度模型；
步骤2、对速率陀螺进行温度循环并连续采集陀螺的零位输出；
步骤3、根据全温区范围内速率陀螺零位输出的温度特性进行多项式拟合，通过最小二乘法得到误差拟合系数，并带入多项式拟合模型方程对陀螺零位进行补偿，其中多项式拟合模型方程为如下式(1)：
式中，ω0(T)为陀螺在不同温度点下的输出，单位为°/s；
T为陀螺内部温度，单位为℃；
gkn，…，gk1、gk0为陀螺零位的误差拟合系数。
在本发明一种较佳实施例中，在步骤2中，对速率陀螺进行高低温度的循环次数不少于两次。
在本发明一种较佳实施例中，在步骤3中，采用式(2)对温度T向量进行平移和压缩以减小软件运算误差；
式(2)为：T＝K(Tk-T0)
式中：K为温度压缩倍数，T0为温度的平移量，Tk为陀螺内部温度传感器的输出温度。
相较于现有技术，本发明具有的有益效果：利用多项式对速率陀螺全温区范围内的零位进行拟合，最大程度地拟合了速率陀螺的温度特性，较之简单线性拟合而言，拟合精度更高，拟合效果更好，较之分段线性拟合或多点函数拟合的方法而言，标定时间更短，操作更为简单。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种速率陀螺的零位温度标定方法，包括以下步骤：
步骤1、建立速率陀螺零位误差的多项式温度模型；
步骤2、对速率陀螺进行温度循环并连续采集陀螺的零位输出；
步骤3、根据全温区范围内速率陀螺零位输出的温度特性进行多项式拟合，通过最小二乘法得到误差拟合系数，并带入多项式拟合模型方程对陀螺零位进行补偿，其中多项式拟合模型方程为如下式(1)：
式中，ω0(T)为陀螺在不同温度点下的输出，单位为°/s；
T为陀螺内部温度，单位为℃；
gkn，…，gk1、gk0为陀螺零位的误差拟合系数。
在步骤2中，对速率陀螺进行高低温度的循环次数不少于两次。
在步骤3中，连续采集陀螺的零位输出。对采集的到的陀螺输出按照式(1)进行多项式拟合，得到零位误差系数gk0，gkn，…，gk1。
进行多项式拟合时，通常多项式的零次项系数较大，而高次项系数较小，如三次项与零次项可能相差6个数量级，在运算时往往会因舍入误差损失精度，因此可以采用式(2)对温度T向量进行平移和压缩以减小软件运算误差。
T＝K(Tk-T0) (2)
式中：K为温度压缩倍数，T0为温度的平移量，Tk为陀螺内部温度传感器的输出温度。通过上述方法，保证了拟合系数的准确解算，最大程度地减小了软件算法对陀螺测量精度的影响。在实际应用中，可以根据产品的精度要求，增加或减小多项式拟合阶数。
本发明利用多项式对速率陀螺全温区范围内的零位进行拟合，最大程度地拟合了速率陀螺的温度特性，较之简单线性拟合而言，拟合精度更高，拟合效果更好；较之多点多项式拟合方法而言，标定时间更短，操作更为简单。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明的实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等同变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种速率陀螺的零位温度标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、建立速率陀螺零位误差的多项式温度模型；
步骤2、对速率陀螺进行温度循环并连续采集陀螺的零位输出；
步骤3、根据全温区范围内速率陀螺零位输出的温度特性进行多项式拟合，通过最小二乘法得到误差拟合系数，并带入多项式拟合模型方程对陀螺零位进行补偿，其中多项式拟合模型方程为如下式(1)：
ω0(T)＝gknTn+…+gk1T+gk0
式中，ω0(T)为陀螺在不同温度点下的输出，单位为°/s；
T为陀螺内部温度，单位为℃；
gkn，…，gk1、gk0为陀螺零位的误差拟合系数。
2.根据权利要求1所述的一种速率陀螺的零位温度标定方法，其特征在于，在步骤2中，对速率陀螺进行高低温度的循环次数不少于两次。
3.根据权利要求1所述的一种速率陀螺的零位温度标定方法，其特征在于，在步骤3中，采用式(2)对温度T向量进行平移和压缩以减小软件运算误差；
式(2)为：T＝K(Tk-T0)
式中：K为温度压缩倍数，T0为温度的平移量，Tk为陀螺内部温度传感器的输出温度。
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