CN110231052B - 一种陀螺仪异常温漂的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种陀螺仪异常温漂的检测方法，该方法包括：采集待测陀螺仪的原始角速度信息以及对应时刻的原始温度信息；根据设定的采样频率对角速度信息和温度信息进行采样；判断采样时间是否达到设定的间隔时间；若是，则将间隔时间内采样的角速度信息与温度信息进行平均；判断当前温度与开始采集时的初始温度相比温度变化是否超过设定值；若是，则计算当前温度与初始温度区间内的角速度漂移率；判断漂移率是否超过设定阈值；若是，则判定待侧陀螺仪存在异常温漂。本发明由于没有使用偏差值的绝对大小，而改用偏差值随温度变化的速率，从而提高了检测的速度和准确率。

Description

一种陀螺仪异常温漂的检测方法
技术领域
本发明涉及陀螺仪，更具体地说是一种陀螺仪异常温漂的检测方法。
背景技术
陀螺仪是一种测量物体角速度的惯性传感器，它是小型无人机进行航姿解算的核心传感器，其性能好坏直接影响无人机飞行的稳定性。MPU6000是目前在无人机上应用较为广泛的一款陀螺仪，具有高精度，低价格等优势。然而市面上的MPU6000陀螺仪质量良莠不齐，某些MPU6000陀螺仪存在异常温漂问题。异常温漂问题反映在陀螺仪在某个特定的温度下，测量到的角速度会急剧变化，从而严重影响飞行的稳定性。因此事先筛选出具有异常温漂的陀螺仪对提高无人机的稳定性至关重要。
目前，筛选异常陀螺仪的方法主要是通过测量一定温度范围内陀螺仪静止时输出的角速度信息，根据输出信息偏离真实值的绝对大小来判断陀螺仪是否存在异常。该方法存在以下缺陷：(1)有可能将正常温漂误识别为异常温漂，导致正常的陀螺仪被筛除；(2)检测阈值难以确定，有可能导致异常的陀螺仪被漏检。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种陀螺仪异常温漂的检测方法，以准确、快速地检测出有异常温漂的陀螺仪。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种陀螺仪异常温漂的检测方法，所述方法包括：
采集待测陀螺仪的原始角速度信息以及对应时刻的原始温度信息；
根据设定的采样频率对角速度信息和温度信息进行采样；
判断采样时间是否达到设定的间隔时间；
若是，则将间隔时间内采样的角速度信息与温度信息进行平均；
判断当前温度与开始采集时的初始温度相比温度变化是否超过设定值；
若是，则计算当前温度与初始温度区间内的角速度漂移率；
判断漂移率是否超过设定阈值；
若是，则判定待侧陀螺仪存在异常温漂。
其进一步技术方案为：所述计算当前温度与初始温度区间内的角速度漂移率的步骤中，计算公式为：
Figure BDA0002040192590000021
X＝(ATA)-1ATB，其中，
Figure BDA0002040192590000022
x1为[t1,t1+Δt]的角速度漂移速率，ti为第i秒平均后的温度，gi为第i秒平均后的角速度。
其进一步技术方案为：所述采集待测陀螺仪的原始角速度信息以及对应时刻的原始温度信息的步骤之后，还包括以下步骤：
通过滤波器滤除原始角速度信息以及对应时刻的原始温度信息的20Hz以上的噪声。
其进一步技术方案为：所述采集待测陀螺仪的原始角速度信息以及对应时刻的原始温度信息的步骤之前，包括以下步骤：
设定检测结果最终温度值。
其进一步技术方案为：所述判断漂移率是否超过设定阈值的步骤之后，还包括以下步骤：
若否，则判断当前温度是否超过最终温度值；
若是，则判定待侧陀螺仪不存在异常温漂。
其进一步技术方案为：所述根据设定的采样频率对角速度信息和温度信息进行采样的步骤中，设定的采用频率为200Hz～400Hz。
其进一步技术方案为：所述根据设定的采样频率对角速度信息和温度信息进行采样的步骤中，设定的采用频率为333Hz。
其进一步技术方案为：所述判断采样时间是否达到设定的间隔时间的步骤中，设定的间隔时间为1秒。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明提供的一种陀螺仪异常温漂的检测方法，通过记录一定温度范围内待测陀螺仪输出的角速度信息及其对应时刻的温度信息，并将记录的角速度信息根据温度不同划分为若干小段，对每一小段的角速度信息随温度变化进行直线拟合计算，从而获得角速度误差随温度的变化速率，最后根据漂移速率的大小甄别异常温漂的陀螺仪。由于没有使用偏差值的绝对大小，而改用偏差值随温度变化的速率，从而提高了检测的速度和准确率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一种陀螺仪异常温漂的检测方法具体实施例的流程图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
应当理解，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体/操作/对象与另一个实体/操作/对象区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体/操作/对象之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
还应当理解，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
如图1所示，本发明提供了一种陀螺仪异常温漂的检测方法，采用该方法用于判断角速率误差的变化速率而非误差的绝对大小。通过该方法能够快速、有效的提高检测出异常温漂的陀螺仪，具体的，该方法包括以下步骤：
S10、设定检测结果最终温度值；
S20、采集待测陀螺仪的原始角速度信息以及对应时刻的原始温度信息；
S30、通过滤波器滤除原始角速度信息以及对应时刻的原始温度信息的20Hz以上的噪声；
S40、根据设定的采样频率对角速度信息和温度信息进行采样；
S50、判断采样时间是否达到设定的间隔时间，若否，则重复此步骤，若是，则进入步骤S60；
S60、将间隔时间内采样的角速度信息与温度信息进行平均；
S70、判断当前温度与开始采集时的初始温度相比温度变化是否超过设定值，若否，则返回步骤S50，若是，进入步骤S80；
S80、计算当前温度与初始温度区间内的角速度漂移率；
S90、判断漂移率是否超过设定阈值，若是，则进入步骤S902，若否，则进入步骤S901；
S901、判断当前温度是否超过最终温度值；若是，则进入步骤S9011，若否，则返回步骤S50。
S9011、判定待侧陀螺仪不存在异常温漂。
S902、判定待侧陀螺仪存在异常温漂。
具体的，本实施例以检测MPU6000陀螺仪为例，首先需要设定检测结果最终温度值(设定的最终温度值可根据实际检测情况进行选定)。采集MPU6000陀螺仪原始角速度信息以及对应时刻的温度信息，由于采集的原始角速度信息以及对应时刻的温度信息中有噪声，因此，需要进行去噪，可选用巴特沃斯低通滤波器滤除20Hz以上的噪声。
在步骤S40中，设定的采样频率为330Hz。在步骤S50中，设定的间隔时间为1秒。
对于步骤S60，将间隔时间内采样的角速度信息与温度信息进行平均，将平均后的角速度与温度作为一组待处理数据，标为(gi,ti)，其中ti为第i秒平均后的温度，gi为第i秒平均后的角速度。
对于步骤S70，设定值为0.5°，如果当前温度值与初始温度值的差值小于0.5°，则认为没有超过设定值。
对于步骤S80、S90，通过对当前的多组待处理数据进行一次最小二乘直线拟合，则可求得角度度漂移速率。具体的，拟合公式为：
Figure BDA0002040192590000061
X＝(ATA)-1ATB，其中，
Figure BDA0002040192590000062
x1为[t1,t1+Δt]的角速度漂移速率。将本次得到的x1记为rn，判断rn是否超过设定阈值，如果是，则判定待侧陀螺仪存在异常温漂。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种陀螺仪异常温漂的检测方法，其特征在于，所述方法包括：
采集待测陀螺仪的原始角速度信息以及对应时刻的原始温度信息；
根据设定的采样频率对角速度信息和温度信息进行采样；
判断采样时间是否达到设定的间隔时间；
若是，则将间隔时间内采样的角速度信息与温度信息进行平均；
判断当前温度与开始采集时的初始温度相比温度变化是否超过设定值；
若是，则计算当前温度与初始温度区间内的角速度漂移率；
判断漂移率是否超过设定阈值；
若是，则判定待侧陀螺仪存在异常温漂；
所述采集待测陀螺仪的原始角速度信息以及对应时刻的原始温度信息的步骤之前，包括以下步骤：设定检测结果最终温度值；所述判断漂移率是否超过设定阈值的步骤之后，还包括以下步骤：若否，则判断当前温度是否超过最终温度值；若是，则判定待侧陀螺仪不存在异常温漂。
2.根据权利要求1所述的一种陀螺仪异常温漂的检测方法，其特征在于，所述计算当前温度与初始温度区间内的角速度漂移率的步骤中，计算公式为：
Figure FDA0003933299240000011
X＝(ATA)-1ATB，其中，
Figure FDA0003933299240000012
x1为[t1,t1+Δt]的
角速度漂移速率，ti为第i秒平均后的温度，gi为第i秒平均后的角速度，N为采样的总采样数，Δt为整个测量周期内温度的变化量。
3.根据权利要求1所述的一种陀螺仪异常温漂的检测方法，其特征在于，所述采集待测陀螺仪的原始角速度信息以及对应时刻的原始温度信息的步骤之后，还包括以下步骤：
通过滤波器滤除原始角速度信息以及对应时刻的原始温度信息的20Hz以上的噪声。
4.根据权利要求1所述的一种陀螺仪异常温漂的检测方法，其特征在于，所述根据设定的采样频率对角速度信息和温度信息进行采样的步骤中，设定的采用频率为200Hz～400Hz。
5.根据权利要求4所述的一种陀螺仪异常温漂的检测方法，其特征在于，所述根据设定的采样频率对角速度信息和温度信息进行采样的步骤中，设定的采用频率为333Hz。
6.根据权利要求1所述的一种陀螺仪异常温漂的检测方法，其特征在于，所述判断采样时间是否达到设定的间隔时间的步骤中，设定的间隔时间为1秒。
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