CN109000680B - 陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法，包括如下步骤：获取陀螺仪在设定角速度先后正向或反向旋转的速率转台上第一位置处的第一输出量和第二输出量；获取陀螺仪在设定角速度先后正向或反向旋转的速率转台上第二位置处的第三输出量和第四输出量；根据陀螺仪的标度因数、设定角速度、第一位置对应的第一加速度、第二位置对应的第二加速度、第一输出量、第二输出量、第三输出量和第四输出量，通过设定算法获得所述陀螺仪零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数。通过速率转台，以及获取不同加速度输入下，陀螺仪的各相应输出量，利用设定算法可以精确地测量得到陀螺仪零偏和标度因数的g敏感误差系数。

Description

陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及传感器测量技术领域，特别是涉及一种陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法、装置和系统。

背景技术

陀螺仪是一种角速度传感器，可测量载体姿态等信息，广泛应用于商用电子、工业、航空航天和军事等领域，其测量精度决定了测量信息的准确性。为提供准确的载体姿态等信息，需保证陀螺仪的性能及测量精度。但在实际应用过程中，陀螺仪的性能受多种外界因素影响，例如温度、振动、加速度等因素。其中，外界加速度引起陀螺仪输出误差称为加速度敏感误差，也称为g(g表示重力加速度)敏感误差。g敏感误差表征了载体线加速运动，所引起的陀螺仪性能恶化程度，是衡量陀螺仪实际性能的重要指标。陀螺仪的g敏感误差与载体的运动状态直接相关，一般地，载体的加速度越大，产生的g敏感误差越大。

在高动态应用环境中，载体有较大的加速度和角速度，较大的加速度对陀螺仪将会引起更大的g敏感误差；而在较大的角速度状态下，陀螺仪标度因数的g敏感误差对陀螺仪测量误差的影响也较大。因此，非常有必要研究陀螺仪在高动态下零偏和标度因数的g敏感误差的测量技术。

然而，在实现本发明的过程中，发明人发现，传统的g敏感误差的测量技术中，主要采用六面体法或者双离心机法，但仍然无法精确地测量得到不同加速度下，陀螺仪零偏和标度因数的g敏感误差系数。

发明内容

基于此，有必要针对传统的g敏感误差的测量技术中存在的上述问题，提供一种陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法、一种陀螺仪加速度敏感误差系数获取装置和一种陀螺仪加速度敏感误差测量系统。

为实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法，包括如下步骤：

获取陀螺仪在设定角速度旋转的速率转台上第一位置处的第一输出量和第二输出量；其中，所述第一输出量为所述速率转台正向旋转时，所述陀螺仪的输出量，所述第二输出量为所述速率转台反向旋转时，所述陀螺仪的输出量；

获取所述陀螺仪在所述设定角速度旋转的所述速率转台上第二位置处的第三输出量和第四输出量；其中，所述第三输出量为所述速率转台正向旋转时，所述陀螺仪的输出量，所述第四输出量为所述速率转台反向旋转时，所述陀螺仪的输出量；

根据所述陀螺仪的标度因数、所述设定角速度、所述第一位置对应的第一加速度、所述第二位置对应的第二加速度、所述第一输出量、所述第二输出量、所述第三输出量和所述第四输出量，通过设定算法获得所述陀螺仪零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数。

在其中一个实施例中，获取陀螺仪在设定角速度旋转的速率转台上第一位置处的第一输出量和第二输出量的步骤前，还包括步骤：

在所述陀螺仪的敏感轴垂直于所述速率转台的台面，加速度敏感误差测试轴沿离心加速度方向时，对所述速率转台和所述陀螺仪供电，以使所述陀螺仪输出稳定。

在其中一个实施例中，获取所述陀螺仪在所述设定角速度旋转的所述速率转台上第二位置处的第三输出量和第四输出量的步骤前，还包括步骤：

获取所述速率转台上第一位置处对应的所述第一加速度，以及所述第二位置处对应的所述第二加速度。

在其中一个实施例中，根据所述陀螺仪的标度因数、所述设定角速度、所述第一位置对应的第一加速度、所述第二位置对应的第二加速度、所述第一输出量、所述第二输出量、所述第三输出量和所述第四输出量，通过基于所述陀螺仪的输出表达式的设定算法获得所述陀螺仪零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数的步骤，包括：

根据所述第一加速度、所述第二加速度、所述第一输出量、所述第二输出量、所述第三输出量和所述第四输出量，通过零偏的加速度敏感误差系数计算公式，获得所述陀螺仪零偏的加速度敏感误差系数；

根据所述陀螺仪的标度因数、所述设定角速度、所述第一加速度、所述第二加速度、所述第一输出量、所述第二输出量、所述第三输出量和所述第四输出量，通过标度因数的加速度敏感误差系数计算公式，获得所述陀螺仪标度因数的加速度敏感误差系数。

另一方面，本发明实施例提供一种陀螺仪加速度敏感误差系数获取装置，包括：

第一获取模块，用于获取陀螺仪在设定角速度旋转的速率转台上第一位置处的第一输出量和第二输出量；其中，所述第一输出量为所述速率转台正向旋转时，所述陀螺仪的输出量，所述第二输出量为所述速率转台反向旋转时，所述陀螺仪的输出量；

第二获取模块，用于获取所述陀螺仪在所述设定角速度旋转的所述速率转台上第二位置处的第三输出量和第四输出量；其中，所述第三输出量为所述速率转台正向旋转时，所述陀螺仪的输出量，所述第四输出量为所述速率转台反向旋转时，所述陀螺仪的输出量；

误差获取模块，用于根据所述陀螺仪的标度因数、所述设定角速度、所述第一位置对应的第一加速度、所述第二位置对应的第二加速度、所述第一输出量、所述第二输出量、所述第三输出量和所述第四输出量，通过设定算法获得所述陀螺仪零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数。

再一方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法的步骤。

再一方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法的步骤。

再一方面，本发明实施例还提供一种陀螺仪加速度敏感误差系数测量系统，应用于所述的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法，包括输出测量设备、供电源、直流电压源、速率转台以及陀螺仪；

所述供电源电连接所述速率转台的电源接入端；所述直流电压源电连接所述陀螺仪的电源输入端；所述速率转台用于搭载所述陀螺仪并以设定角速度旋转，所述输出测量设备的信号输入端用于电连接所述陀螺仪的信号输出端；

所述输出测量设备用于分别获取所述陀螺仪的第一输出量和第二输出量，以及第三输出量和第四输出量。

在其中一个实施例中，所述输出测量设备包括模拟信号测量仪或数字信号采集仪。

上述技术方案中的一个技术方案，具有如下技术效果：

通过借助常规的速率转台，获取在不同加速度输入下，陀螺仪相应的输出量，并通过设定算法得到所需的陀螺仪零偏和标度因数的g敏感误差系数。测量过程中有效避免了非线性对陀螺仪的影响问题，可以精确测量得到一系列不同加速度下，陀螺仪零偏和标度因数的g敏感误差系数，为陀螺仪性能指标的工程化测试提供了全新的测量方法。

附图说明

图1为一个实施例中陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法的应用环境图；

图2为一个实施例中陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法的流程示意图；

图3为另一个实施例中陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法流程示意图；

图4为一个实施例中陀螺仪加速度敏感误差系数获取装置的模块结构图；

图5为一个实施例中陀螺仪加速度敏感误差系数测量系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

针对陀螺仪的g敏感误差，传统的测量技术是针对陀螺仪零偏，也即是对陀螺仪加载外界加速度，观察陀螺仪零偏的变化。进而计算出陀螺仪零偏的g敏感误差。对于加载的外界加速度，有两种常用的方法：一是利用重力加速度，(如六面体法)；二是利用离心机产生的加速度(如双离心机法)。

其中，六面体法是把陀螺仪安装在六面体工装上，通过翻转六面体，使陀螺仪受到不同方向的重力加速度，同时记录各个翻转状态下的陀螺仪零偏，通过计算公式，计算出陀螺仪零偏在±1g下的g敏感误差。

而双离心机法，是为了解决前一种方法中，无法测量大的加速度下g敏感误差的不足而提出的测量方法。通过离心机产生加速度，且利用相反方向旋转的双离心机来抵消陀螺仪受到的角速度，从而达到陀螺仪大的加速度输入同时，角速度输入为0的测试状态，进而求得陀螺仪在超过±1g的大加速度下的零偏g敏感误差。

在实现本发明的过程中，发明人发现：一方面，六面体法虽然能够测试陀螺仪零偏的g敏感误差，但无法测试超过±1g的g敏感误差，也无法测试标度因数的g敏感误差。另一方面，双离心机法虽然解决了陀螺仪大加速度下的零偏g敏感误差的测试问题，但仍然不能测试陀螺仪标度因数的g敏感误差，测试成本较高且输入的加速度大小较为有限。

请参阅图1，在一个实施例中，本发明实施例的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，陀螺仪12先后处在速率转台10上的至少两个不同位置，进行不同输出量的测量。陀螺仪12可以是本领域中各种陀螺仪，例如但不限于各种类型的振动式陀螺仪。速率转台10用于提供可控制调节的设定角速度，速率转台10的工作台面与地平面平行，也即速率转台的回转轴垂直于地平面。通过将陀螺仪12安装在速率转台10的工作台面上，速率转台10闭合固定后，以设定角速率正向或反向匀速旋转，向陀螺仪12输入正向或者反向的设定角速度。与此同时，速率转台10的旋转会对陀螺仪12产生离心加速度，且速率转台10的工作台面上不同位置处，可以产生不同的离心加速度。

陀螺仪12对角速度敏感，在转动时，输出量将会产生变化。陀螺仪12的基本输出为：

U_out＝k₀+k₁·ω

其中，U_out表示陀螺仪12的输出量，可以是模拟信号，也可以是数字信号，具体类型根据陀螺仪12的类型不同而不同。k₀表示陀螺仪的零偏，是指在没有角速度输入的情况下，陀螺仪12的输出量。k₁表示陀螺仪12的标度因数(即刻度因子)，是指陀螺仪12的输出量与角速度输入的比值。ω表示外界输入陀螺仪12的设定角速度。考虑陀螺仪12的g敏感误差(也即下文中的加速度敏感误差)和非线性后，陀螺仪12的输出表达式为：

U_out＝(k₀+γ_g·k₁·a)+k₁(1+β_g·a)·ω+k₂·ω²

其中，γ_g表示陀螺仪12零偏的加速度敏感误差系数。β_g表示陀螺仪12标度因数的加速度敏感误差系数。a表示外界输入的加速度。k₂表示陀螺仪12的二阶非线性系数。

请参阅图2，针对上述传统的测量技术中存在的问题，基于前述的陀螺仪12的输出表达式，本发明实施例的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法，包括以下步骤S12至S16：

S12，获取陀螺仪在设定角速度旋转的速率转台上第一位置处的第一输出量和第二输出量。其中，第一输出量为速率转台10正向旋转时，陀螺仪12的输出量。第二输出量为速率转台10反向旋转时，陀螺仪12的输出量。

可以理解，设定角速度也即上述的ω，设定角速度的具体值大小可以根据测量需要进行设定。第一位置可以是速率转台10的转轴所在的工作台面处，也可以是工作台面的其他位置。正向旋转可以是速率转台10顺时针方向旋转，相应的，反向旋转可以是速率转台10逆时针方向旋转，以便先后在同一位置向陀螺仪12输入互为反向的角速度。

S14，获取陀螺仪12在设定角速度旋转的速率转台10上第二位置处的第三输出量和第四输出量。其中，第三输出量为速率转台10正向旋转时，陀螺仪12的输出量。第四输出量为速率转台10反向旋转时，陀螺仪12的输出量。

可以理解，第二位置可以是工作台面的第一外置以外，离心半径上任意一点处，可以根据测量需要具体选取，只要不同于第一位置即可，以便向陀螺仪12输入不同的加速速度。

S16，根据陀螺仪12的标度因数、设定角速度、第一位置对应的第一加速度、第二位置对应的第二加速度、第一输出量、第二输出量、第三输出量和第四输出量，通过设定算法获得陀螺仪12零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数。

可以理解，上述的设定算法可以是根据前述的陀螺仪12的输出表达式，联立得到的零偏的加速度敏感误差系数计算公式γ_g，以及标度因数的加速度敏感误差系数计算公式β_g；还可以是γ_g的相关变形，例如单位转换式或加入比例系数等，以及β_g的相关变形，例如适应性的变量替换或者加入修正系数等。陀螺仪12的标度因数可以照本领域的常规方法进行预先标定。第一位置对应的第一加速度可以根据第一位置的离心半径确定，例如：

a₁＝ω²·r₁

其中，a₁表示第一加速度，r₁表示第一位置的离心半径。对于第二位置对应的第二加速度可以同理确定。

具体的，上述的各个测量步骤可以通过测量设备直接进行所需的数据采集和计算输出，本说明书中不做限定。例如在速率转台10上第一位置处设置陀螺仪12，当速率转台10以设定角速度正向旋转时，通过测量设备测量陀螺仪12稳定输出的第一输出量。当速率转台10以设定角速度反向旋转时，通过测量设备测量陀螺仪12稳定输出的第二输出量。进而，在速率转台10上第二位置处设置陀螺仪12，当速率转台10以设定角速度正向旋转时，通过测量设备测量陀螺仪12稳定输出的第三输出量。当速率转台10以设定角速度反向旋转时，通过测量设备测量陀螺仪12稳定输出的第四输出量。

根据陀螺仪12的标度因数、设定角速度、第一位置对应的第一加速度、第二位置对应的第二加速度，以及上述获得的第一输出量、第二输出量、第三输出量和第四输出量，代入前述的陀螺仪12的输出表达式，计算得到陀螺仪12零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数。同理理解，通过获取陀螺仪12在其他位置处，例如不同于第一位置和第二位置处，陀螺仪的相应各输出量，即可以得到系列不同加速度下，陀螺仪零偏和标度因数的g敏感误差系数，此处不展开说明。

通过借助速率转台10，获取在不同加速度输入下，陀螺仪12的各个相应输出量，并通过设定算法得到所需的陀螺仪12零偏和标度因数的g敏感误差系数。有效避免了非线性对陀螺仪12的影响问题；通过测量不同加速度输入时，陀螺仪12的输出量，可以精确测量得到不同加速度下，陀螺仪12零偏和标度因数的g敏感误差系数。解决了上述传统的测量技术中存在的问题，也为陀螺仪12性能指标的工程化测试提供了全新的测量方法。

请参阅图3，在其中一个实施例中，对于上述的步骤S16，具体可以包括如下步骤：S162和S164：

S162，根据第一加速度、第二加速度、第一输出量、第二输出量、第三输出量和第四输出量，通过零偏的加速度敏感误差系数计算公式，获得陀螺仪零偏的加速度敏感误差系数。

可以理解，通过前述的陀螺仪12的输出表达式：

U_out＝(k₀+γ_g·k₁·a)+k₁(1+β_g·a)·ω+k₂·ω²

带入相应的测试量，通过变换可以得到：

γ_g＝[(U_out3-U_out1)+(U_out4-U_out2)]/[2·k₁·(a₂-a₁)]

β_g＝[(U_out3-U_out1)-(U_out4-U_out2)]/[2·k₁ω·(a₂-a₁)]

其中，γ_g表示陀螺仪12零偏的加速度敏感误差系数，单位为：°/h/g；β_g表示陀螺仪12标度因数的加速度敏感误差系数，单位为：ppm/g；U_out1表示第一输出量。U_out2表示第二输出量。U_out3表示第三输出量。U_out4表示第四输出量。a₁表示第一加速度。a₂表示第二加速度。

具体的，将第一加速度、第二加速度、第一输出量、第二输出量、第三输出量、第四输出量和标度因数带入上述的零偏的加速度敏感误差系数计算公式，即可计算得到零偏的加速度敏感误差系数γ_g。

S164，根据陀螺仪12的标度因数、设定角速度、第一加速度、第二加速度、第一输出量、第二输出量、第三输出量和第四输出量，通过标度因数的加速度敏感误差系数计算公式，获得陀螺仪12标度因数的加速度敏感误差系数。

具体的，将陀螺仪12的标度因数、设定角速度、第一加速度、第二加速度、第一输出量、第二输出量、第三输出量和第四输出量带入上述的标度因数的加速度敏感误差系数计算公式β_g，即可计算得到标度因数的加速度敏感误差系数β_g。

可以理解，上述的获得陀螺仪12零偏的加速度敏感误差系数和获得标度因数的加速度敏感误差系数的过程可以通过人工计算得到，也可以通过软件编程的方式，将上述的计算公式编译到PC机等具备计算功能的测量设备中，从而可以通过测量设备，直接根据或者接收输入的上述各量，输出所需的零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数。

通过上述的S162和S164可以快速、方便且精确地得到不同加速度下，陀螺仪12的零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数。

在其中一个实施例中，上述的各实施例中的第二加速度可以与第一加速度同向或反向。可以理解，上述的第二加速度可以是与第一加速度同向、不同大小的加速度，也可以是反向不同大小的加速度。

具体的，在上述测量过程中，可以向陀螺仪12的被测轴输入与第一加速度同向或者反向的加速度，从而也可以得到不同加速度下，陀螺仪12的零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数，利于提高测量结果的可靠性。

在其中一个实施例中，对于上述的步骤S12之前，还可以包括如下步骤：在陀螺仪的敏感轴垂直于速率转台的台面，加速度敏感误差测试轴沿离心加速度方向时，对速率转台和陀螺仪供电，以使陀螺仪输出稳定。

可以理解，在上述的测量过程中，在对陀螺仪12进行测试前，可以先行将陀螺仪12设置在速率转台10的工作台面上，且敏感轴垂直于速率转台的台面，加速度敏感误差测试轴沿离心加速度方向，以便测量过程中向被测轴输入加速度。进而，在陀螺仪12的被测轴沿离心加速度方向时，测量设备或外部供电源对速率转台10供电，以使速率转台10闭合，并使用直流电压源对陀螺仪12供电。

陀螺仪12上电后将会启动并产生输出，直至输出达到稳定状态，以提高输出量的精确度，便于后续的系数计算过程，提高上述陀螺仪12零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数的测量精度。

在其中一个实施例中，对于上述的步骤S14之前，还可以包括步骤：获取速率转台上第一位置处对应的第一加速度，以及获取第二位置处对应的第二加速度。可以理解，第一位置处对应的第一加速度，可以通过速率转台10工作台面上的第一位置处的离心半径，计算确定，也可以通过在陀螺仪12中内置加速度计测量得到。第二加速度可以通过速率转台10工作台面上的第二位置处的离心半径，计算确定，也可以通过在陀螺仪12例如通用的刻度尺测量得到后，输入到测量设备中。或者从工作台面上自带的刻度直接读取后，输入到测量设备中。又或者在相同位置设置加速度计测量得到离心加速度。

如此，通过上述方式，可以快速获取陀螺仪12在速率转台10上第一位置处的第一加速度，以及第二位置处的第二加速度。应该理解的是，上述的图2-3的流程图中的各个步骤，虽然按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

请参阅图4，在一个实施例中，提供一种陀螺仪加速度敏感误差测量装置100，包括第一获取模块13、第二获取模块14和误差获取模块16。第一获取模块13，用于获取陀螺仪在设定角速度旋转的速率转台上第一位置处的第一输出量和第二输出量；其中，第一输出量为速率转台正向旋转时，陀螺仪的输出量，第二输出量为速率转台反向旋转时，陀螺仪的输出量。第二获取模块14，用于获取陀螺仪在设定角速度旋转的速率转台上第二位置处的第三输出量和第四输出量；其中，第三输出量为速率转台正向旋转时，陀螺仪的输出量，第四输出量为速率转台反向旋转时，陀螺仪的输出量。误差获取模块16，用于根据陀螺仪的标度因数、设定角速度、第一位置对应的第一加速度、第二位置对应的第二加速度、第一输出量、第二输出量、第三输出量和第四输出量，通过设定算法获得陀螺仪零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数。

可以理解，关于陀螺仪加速度敏感误差测量装置100的具体限定可以参见上文中对于陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法的限定，在此不再赘述。上述陀螺仪加速度敏感误差测量装置100中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

通过上述的各个模块，获取在不同加速度输入下，陀螺仪12的各个相应输出量，并通过设定算法得到所需的陀螺仪12零偏和标度因数的g敏感误差系数。有效避免了非线性对陀螺仪12的影响问题，精确测量得到不同加速度下，陀螺仪12零偏和标度因数的g敏感误差系数。解决了上述传统的测量技术中存在的问题，也为陀螺仪12性能指标的工程化测试提供了全新的测量工具。

在其中一个实施例中，上述的陀螺仪加速度敏感误差测量装置100还可以实现上述各个实施例中的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法的子步骤。

在一个实施例中，还提供一种提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是上位机。该计算机设备可以包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

其中一个实施例中，上述的计算机设备中的计算机程序被处理器执行时，还可以实现上述各个实施例中的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法的子步骤。

在一个实施例中，还提供一种提供了计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

其中一个实施例中，上述的可读取存储介质中的计算机程序被处理器执行时，还可以实现上述各个实施例中的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法的子步骤。

请参阅图5，在一个实施例中，还提供一种陀螺仪加速度敏感误差测量系统200，应用于上述各个实施例中陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法，包括输出测量设备22、供电源24、直流电压源26、速率转台10以及陀螺仪12。供电源24电连接速率转台10的电源接入端，直流电压源26电连接陀螺仪12的电源输入端。输出测量设备22的信号输入端电连接陀螺仪12的信号输出端。输出测量设备22用于分别获取陀螺仪12的第一输出量和第二输出量，以及第三输出量和第四输出量。

可以理解，输出测量设备22可以是各种电压测量设备，也可以是具备测量和数据处理功能的计算机设备，还可以是其他类型的专用的输出测量设备。直流电压源26可以是本领域常规的电压源，可以是但不限于稳压电源。

具体的，将陀螺仪12设置在速率转台10上的第一位置后，可以通过供电源24向速率转台10供电，以及通过直流电压源26向陀螺仪12供电，以使陀螺仪12稳定输出。在速率转台10以设定角速度正向旋转时，通过输出测量设备22获取陀螺仪12的第一输出量。在速率转台10以设定角速度反向旋转时，通过输出测量设备22获取陀螺仪12的第二输出量。

将陀螺仪12设置在速率转台10上的第二位置，在速率转台10以设定角速度正向旋转时，通过输出测量设备22获取陀螺仪12的第三输出量。在速率转台10以设定角速度反向旋转时，通过输出测量设备22获取陀螺仪12的第四输出量。

获取上述的第一输出量和第二输出量，以及第三输出量和第四输出量后，可以根据陀螺仪12的标度因数、设定角速度、第一位置对应的第一加速度、第二位置对应的第二加速度，以及上述获得的第一输出量、第二输出量、第三输出量和第四输出量，代入前述的陀螺仪12的输出表达式(例如手动代入，或者输入到包含前述输入表达式对应的算法的计算终端)，计算得到陀螺仪12零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数。

通过上述的速率转台10和输出测量设备22，获取在不同加速度输入下，陀螺仪12的各个相应输出量，并通过设定算法得到所需的陀螺仪12零偏和标度因数的g敏感误差系数。有效避免了非线性对陀螺仪12的影响问题；通过测量不同加速度输入时，陀螺仪12的输出量，可以精确测量得到不同加速度下，陀螺仪12零偏和标度因数的g敏感误差系数。解决了上述传统的测量技术中存在的问题，也为陀螺仪12性能指标的工程化测试提供了全新的测量方法。

在其中一个实施例中，上述实施例中的输出测量设备包括模拟信号测量仪或数字信号采集仪。

可以理解，上述实施例中，可以通过数字信号采集仪或者PC机运行其内部的信号数据采集程序，直接采集得到第一输出量和第二输出量，以及第三输出量和第四输出量，例如对于输出量为数字信号的陀螺仪12。进而结合预先得到的陀螺仪12的标度因数、设定角速度、第一位置对应的第一加速度、第二位置对应的第二加速度，通过前述的陀螺仪12的输出表达式，计算输出陀螺仪12零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数。也可以通过PC机获取已记录好的第一输出量和第二输出量，以及第三输出量和第四输出量，进而结合预先得到的陀螺仪12的标度因数、设定角速度、第一位置对应的第一加速度、第二位置对应的第二加速度，通过前述的陀螺仪12的输出表达式，计算输出陀螺仪12零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数。

还可以通过模拟信号测量仪，分别测量得到陀螺仪12的第一输出量和第二输出量，以及第三输出量和第四输出量，例如对于输出量为模拟信号的陀螺仪12。进而通过前述的陀螺仪12的输出表达式，手动计算或者输入给其他PC机自动计算，得到陀螺仪12零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数。

通过采用上述的模拟信号测量仪或数字信号采集仪进行上述的测量，可以提高输出量的测量效率，提升测量精确度。

在其中一个实施例中，上述的电压测量仪可以是但不限于万用表。也即是说，在本实施例中，可以采用万用表测量得到陀螺仪12的第一输出量和第二输出量，以及第三输出量和第四输出量，测量操作简单，成本较低。

为使本发明内容更清楚，下面以振动式陀螺仪为例，进行举例说明。振动式陀螺仪是陀螺仪的一种重要形式，此类基于振动结构的陀螺仪均表现出较大的g敏感性。例如，市面上微机械陀螺仪零偏的g敏感误差系数的典型值为0.1°/s/g左右，也即是说，1g加速度的变化将引起360°/h的零偏变化，可见，这将严重影响到陀螺仪的应用。具体的，以振动式硅MEMS陀螺仪为例：

硅MEMS陀螺仪可以定义有驱动轴，检测轴和敏感轴。以其中一个轴(如驱动轴，其他轴同理理解)作为加速度敏感误差测试轴，进行说明上述的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法的具体实现过程。首先，按照本领域的常规标定方法，标定出陀螺仪的标度因数k₁；将陀螺仪安装固定在速率转台的工作台面上，敏感轴垂直于速率转台的工作台面，驱动轴沿离心半径方向，并使得陀螺仪的敏感结构处于工作台面的旋转中心，即使得此时的第一位置的离心半径为0。需要说明的是，第一位置可以是但不限于工作台面的旋转中心，此处选择工作台面的旋转中心，可以减少计算量。对速率转台通电并闭合。对陀螺仪供电，待陀螺仪输出稳定后，通过下述步骤进行相应的测量：

(1)设置速率转台以角速度ω₁顺时针转动，测量得到陀螺仪的输出U_out1，此时的第一加速度a₁为0，则有：

U_out1＝k₀+k₁·ω₁+k₂·ω₁ ²

(2)设置速率转台以相同的角速度ω₁逆时针转动，测量得到陀螺仪的输出U_out2，此时的a₁保持为0，则有：

U_out2＝k₀-k₁·ω₁+k₂·ω₁ ²

沿陀螺仪的驱动轴，也即速率转台工台面的离心半径方向，移动陀螺仪并固定于速率转台的第二位置处(第一位置处以外的另一点)，测量得到陀螺仪敏感结构到旋转中心的距离r₂，计算得到陀螺仪驱动轴受到的第二加速度a₂。

(3)设置速率转台以角速度ω₁顺时针转动，测量得到陀螺仪的输出U_out3，则有：

U_out3＝(k₀+γ_g·k₁·a₂)+k₁(1+β_g·a₂)·ω₁+k₂·ω₁ ²

(4)设置速率转台以相同的角速度ω₁逆时针转动，测量得到陀螺仪的输出U_out4，则有：

U_out4＝(k₀+γ_g·k₁·a₂)-k₁(1+β_g·a₂)·ω₁+k₂·ω₁ ²

(5)通过将上述的U_out2与U_out1的差，以及U_out4与U_out3的差进行联立和变换，得到上述的公式γ_g和β_g，根据上述的陀螺仪12的标度因数k₁、第一加速度a₁、第二加速度a₂、第一输出量U_out1、第二输出量U_out2、第三输出量U_out3和第四输出量U_out4，计算获得陀螺仪的驱动轴受到正向的第二加速度为a₂时，陀螺仪零偏的g敏感误差系数γ_g。根据上述的陀螺仪12的标度因数k₁、设定角速度ω₁、第一加速度a₁、第二加速度a₂、第一输出量U_out1、第二输出量U_out2、第三输出量U_out3和第四输出量U_out4，计算获得陀螺仪的驱动轴受到正向的第二加速度为a₂时，陀螺仪，标度因数的g敏感误差系数β_g。

进一步的，还可以将陀螺仪翻转180°，也即使陀螺仪的驱动轴受到负向的加速度输入，重复步骤(3)至(5)，分别获得陀螺仪驱动轴受到负向的加速度为-a₂下的陀螺仪零偏和标度因数的g敏感误差系数γ_g和β_g。

如此，通过将陀螺仪沿离心半径方向，固定于工作台面上的不同位置，即向陀螺仪输入不同的加速度，根据上述的测量方法，获得陀螺仪的驱动轴在正反向不同的输入加速度大小时，陀螺仪零偏和标度因数的g敏感误差系数γ_g和β_g。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取陀螺仪在设定角速度旋转的速率转台上第一位置处的第一输出量和第二输出量；其中，所述第一输出量为所述速率转台正向旋转时，所述陀螺仪的输出量，所述第二输出量为所述速率转台反向旋转时，所述陀螺仪的输出量；

获取所述陀螺仪在所述设定角速度旋转的所述速率转台上第二位置处的第三输出量和第四输出量；其中，所述第三输出量为所述速率转台正向旋转时，所述陀螺仪的输出量，所述第四输出量为所述速率转台反向旋转时，所述陀螺仪的输出量；

根据所述陀螺仪的标度因数、所述设定角速度、所述第一位置对应的第一加速度、所述第二位置对应的第二加速度、所述第一输出量、所述第二输出量、所述第三输出量和所述第四输出量，通过基于所述陀螺仪的输出表达式的设定算法，获得所述陀螺仪零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数；所述输出表达式为：

U_out＝(k₀+γ_g·k₁·a)+k₁(1+β_g·a)·ω+k₂·ω²

其中，k₀表示所述陀螺仪的零偏，k₁表示所述陀螺仪的标度因数，γ_g表示所述陀螺仪零偏的加速度敏感误差系数，β_g表示所述陀螺仪的标度因数的加速度敏感误差系数，a表示外界输入的加速度，k₂表示所述陀螺仪的二阶非线性系数，ω表示外界输入所述陀螺仪的所述设定角速度；

γ_g＝[(U_out3-U_out1)+(U_out4-U_out2)]/[2·k₁·(a₂-a₁)]

β_g＝[(U_out3-U_out1)-(U_out4-U_out2)]/[2·k₁ω·(a₂-a₁)]

U_out1表示所述第一输出量，U_out2表示所述第二输出量，U_out3表示所述第三输出量，U_out4表示所述第四输出量，a₁表示所述第一加速度，a₂表示所述第二加速度。

2.根据权利要求1所述的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法，其特征在于，获取陀螺仪在设定角速度旋转的速率转台上第一位置处的第一输出量和第二输出量的步骤前，还包括步骤：

在所述陀螺仪的敏感轴垂直于所述速率转台的台面，加速度敏感误差测试轴沿离心加速度方向时，对所述速率转台和所述陀螺仪供电，以使所述陀螺仪输出稳定。

3.根据权利要求1所述的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法，其特征在于，获取所述陀螺仪在所述设定角速度旋转的所述速率转台上第二位置处的第三输出量和第四输出量的步骤前，还包括步骤：

获取所述速率转台上第一位置处对应的所述第一加速度，以及所述第二位置处对应的所述第二加速度。

4.根据权利要求1所述的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法，其特征在于，根据所述陀螺仪的标度因数、所述设定角速度、所述第一位置对应的第一加速度、所述第二位置对应的第二加速度、所述第一输出量、所述第二输出量、所述第三输出量和所述第四输出量，通过基于所述陀螺仪的输出表达式的设定算法获得所述陀螺仪零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数的步骤，包括：

根据所述第一加速度、所述第二加速度、所述第一输出量、所述第二输出量、所述第三输出量和所述第四输出量，通过零偏的加速度敏感误差系数计算公式，获得所述陀螺仪零偏的加速度敏感误差系数；

根据所述陀螺仪的标度因数、所述设定角速度、所述第一加速度、所述第二加速度、所述第一输出量、所述第二输出量、所述第三输出量和所述第四输出量，通过标度因数的加速度敏感误差系数计算公式，获得所述陀螺仪标度因数的加速度敏感误差系数。

5.一种陀螺仪加速度敏感误差系数获取装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取陀螺仪在设定角速度旋转的速率转台上第一位置处的第一输出量和第二输出量；其中，所述第一输出量为所述速率转台正向旋转时，所述陀螺仪的输出量，所述第二输出量为所述速率转台反向旋转时，所述陀螺仪的输出量；

第二获取模块，用于获取所述陀螺仪在所述设定角速度旋转的所述速率转台上第二位置处的第三输出量和第四输出量；其中，所述第三输出量为所述速率转台正向旋转时，所述陀螺仪的输出量，所述第四输出量为所述速率转台反向旋转时，所述陀螺仪的输出量；

误差获取模块，用于根据所述陀螺仪的标度因数、所述设定角速度、所述第一位置对应的第一加速度、所述第二位置对应的第二加速度、所述第一输出量、所述第二输出量、所述第三输出量和所述第四输出量，通过基于所述陀螺仪的输出表达式的设定算法，获得所述陀螺仪零偏的加速度敏感误差系数和标度因数的加速度敏感误差系数；所述输出表达式为：

U_out＝(k₀+γ_g·k₁·a)+k₁(1+β_g·a)·ω+k₂·ω²

其中，k₀表示所述陀螺仪的零偏，k₁表示所述陀螺仪的标度因数，γ_g表示所述陀螺仪零偏的加速度敏感误差系数，β_g表示所述陀螺仪的标度因数的加速度敏感误差系数，a表示外界输入的加速度，k₂表示所述陀螺仪的二阶非线性系数，ω表示外界输入所述陀螺仪的所述设定角速度；

γ_g＝[(U_out3-U_out1)+(U_out4-U_out2)]/[2·k₁·(a₂-a₁)]

β_g＝[(U_out3-U_out1)-(U_out4-U_out2)]/[2·k₁ω·(a₂-a₁)]

U_out1表示所述第一输出量，U_out2表示所述第二输出量，U_out3表示所述第三输出量，U_out4表示所述第四输出量，a₁表示所述第一加速度，a₂表示所述第二加速度。

6.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1和4任一项所述的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1和4任一项所述的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法的步骤。

8.一种陀螺仪加速度敏感误差系数测量系统，应用于权利要求1和4任一项所述的陀螺仪加速度敏感误差系数获取方法，其特征在于，包括输出测量设备、供电源、直流电压源、速率转台以及陀螺仪；

所述供电源电连接所述速率转台的电源接入端；所述直流电压源电连接所述陀螺仪的电源输入端；所述速率转台用于搭载所述陀螺仪并以设定角速度旋转，所述输出测量设备的信号输入端用于电连接所述陀螺仪的信号输出端；

所述输出测量设备用于分别获取所述陀螺仪的第一输出量和第二输出量，以及第三输出量和第四输出量。

9.根据权利要求8所述的陀螺仪加速度敏感误差系数测量系统，其特征在于，所述输出测量设备包括模拟信号测量仪或数字信号采集仪。

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