CN110926503A - 一种抗较强磁场干扰的mems陀螺仪校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准方法，通过采集无干扰下的MEMS陀螺仪的数据，得到原始直线，采集均匀旋转下的电机的数据，得到MEMS陀螺仪实测干扰曲线，将所述干扰曲线与所述原始直线进行计算，得到并存储修正曲线，采集正常工作下的MEMS陀螺仪数据，利用所述修正曲线完成校准，可抵抗因相对位置的变化造成的磁场变化的干扰，提高MEMS陀螺仪的角度定位精度。
Description
技术领域
本发明涉及信息技术领域，尤其涉及一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准方法。
背景技术
微机械陀螺仪(MEMS gyroscope，其中，MEMS是英文Micro Electro Mechanicalsystems的缩写，即微电子机械系统)利用科里奥利力——旋转物体在有径向运动时所受到的切向力来进行角速度采集。MEMS陀螺仪由于其精度高、成本低、体积小、重量轻等优点得到了越来越广泛的应用，为了对抗周围磁场环境、安装角度误差等因素造成的陀螺仪精度下降，现有的MEMS陀螺仪都具有校准功能。然而在实际应用中，陀螺仪自带的校准功能对抗外界较强的磁场或变化的磁场时效果有限，因此往往要求安装时离电机或其它铁质部件20cm以上等，不能抵抗因相对位置的变化造成的磁场变化的干扰，降低MEMS陀螺仪的角度定位精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准方法，抵抗因相对位置的变化造成的磁场变化的干扰，提高MEMS陀螺仪的角度定位精度。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准方法，包括：
采集无干扰下的MEMS陀螺仪的数据，得到原始直线；
采集均匀旋转下的电机的数据，得到MEMS陀螺仪干扰曲线；
将所述干扰曲线与所述原始直线进行计算，得到并存储修正曲线；
采集正常工作下的MEMS陀螺仪数据，利用所述修正曲线完成校准。
其中，所述采集无干扰下的MEMS陀螺仪的数据，得到原始直线，包括：
利用MEMS陀螺仪采集无磁场干扰的条件下的被测设备的原始角速度，并在由陀螺仪输出时刻作为横坐标，MEMS陀螺仪输出的角度数据作为纵坐标的坐标轴上形成原始直线。
其中，所述采集均匀旋转下的电机的数据，得到MEMS陀螺仪干扰数据，包括：
控制电机匀速旋转，并在转动过程中实时采集MEMS陀螺仪输出的被干扰的数据，并在所述坐标轴中得到MEMS陀螺仪的干扰曲线。
其中，将所述干扰曲线与所述原始直线进行计算，得到并存储修正曲线，包括：
将所述干扰曲线与所述原始直线进行除法运算，并在横坐标为惯导数据输出时刻，纵坐标为角度修正参数的坐标轴上得到修正曲线，并将修正曲线存储在存储器中。
其中，所述采集正常工作下的陀螺仪数据，利用所述修正曲线完成校准，包括：
控制电机正常工作，采集MEMS陀螺仪的实测输出数据，并结合所述修正曲线中对应的修正参数，对输出数据对应的角度进行修正，完成陀螺仪的校准。
第二方面，本发明提供了一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准系统，所述抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准系统包括采集模块、修正模块和校准模块，所述采集模块分别与所述修正模块和所述校准模块电性连接，所述校准模块还与所述修正模块电性连接，
所述采集模块，用于利用MEMS陀螺仪对被测设备的角速度进行采集，并将采集的数据传输至所述修正模块和所述校准模块；
所述修正模块，用于将所述采集模块采集的干扰曲线与原始直线进行计算，得到修正曲线；
所述校准模块，用于利用所述修正曲线，对所述采集模块采集的实测数据进行校准。
本发明的一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准方法，通过采集无干扰下的MEMS陀螺仪的数据，得到原始直线，采集均匀旋转下的电机的数据，得到MEMS陀螺仪实测干扰曲线，将所述干扰曲线与所述原始直线进行计算，得到并存储修正曲线，采集正常工作下的MEMS陀螺仪数据，利用所述修正曲线完成校准，可抵抗因相对位置的变化造成的磁场变化的干扰，提高MEMS陀螺仪的角度定位精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准方法的步骤示意图。
图2是本发明提供的一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准系统的结构示意图。
图3是本发明提供的MEMS陀螺仪的输出曲线示意图。
图4是本发明提供的修正曲线示意图。
1-采集模块、2-修正模块、3-校准模块。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，本发明提供一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准方法，包括：
S101、采集无干扰下的MEMS陀螺仪的数据，得到原始直线。
具体的，在无磁场干扰的情况下，利用MEMS陀螺仪采集被测设备的原始角速度，由于没有磁场的干扰，原始角速度在由陀螺仪输出时刻作为横坐标，陀螺仪输出的角度数据作为纵坐标的坐标轴上呈一条直线。
S102、采集均匀旋转下的电机的数据，得到MEMS陀螺仪干扰曲线。
具体的，开启被测设备，控制并驱动电机匀速转动，并在转动过程中，实时采集MEMS陀螺仪输出的被干扰数据，并在所述坐标轴上生成MEMS陀螺仪干扰曲线。
S103、将所述干扰曲线与所述原始直线进行计算，得到并存储修正曲线。
具体的，将所述干扰曲线与所述原始直线在对应的坐标值上进行除法运算，并在横坐标为惯导数据输出时刻，纵坐标为角度修正参数的坐标轴上生成修正曲线，并将修正曲线存储在存储器中，便于校准的使用。
S104、采集正常工作下的MEMS陀螺仪数据，利用所述修正曲线完成校准。
具体的，当被测设备正常工作时，可改变MEMS陀螺仪与被测设备的相对位置，采集所述MEMS陀螺仪输出的角速度，并结合所述修正曲线中对应的修正参数，对输出数据对应的角度进行修正，完成MEMS陀螺仪的校准，得到真正指向角度，可抵抗因相对位置的变化造成的磁场变化的干扰，提高MEMS陀螺仪的角度定位精度。
参见图2，本发明提供了一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准系统，所述抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准系统包括采集模块1、修正模块2和校准模块3，所述采集模块1分别与所述修正模块2和所述校准模块3电性连接，所述校准模块3还与所述修正模块2电性连接，
所述采集模块1，用于利用MEMS陀螺仪对被测设备的角速度进行采集，并将采集的数据传输至所述修正模块2和所述校准模块3；
所述修正模块2，用于将所述采集模块1采集的干扰曲线与原始直线进行计算，得到修正曲线；
所述校准模块3，用于利用所述修正曲线，对所述采集模块1采集的实测数据进行校准。
在本实施方式中，所述抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准系统包括采集模块1、修正模块2和校准模块3，所述采集模块1分别与所述修正模块2和所述校准模块3电性连接，所述校准模块3还与所述修正模块2电性连接，在无磁场干扰的情况下，利用所述采集模块1采集MEMS陀螺仪的原始角速度，得到原始直线，并将直线传输至所述修正模块2中，开启被测设备，控制并驱动电机匀速转动，利用所述采集模块1实时采集MEMS陀螺仪输出的被干扰数据，得到MEMS陀螺仪干扰曲线，并传输至所述修正模块2中，所述修正模块2将所述干扰曲线和所述原始曲线进行除法运算，得到修正曲线，当被测设备正常工作时，再利用所述采集模块1采集所述MEMS陀螺仪输出的角速度，并传输至所述校准模块3，并结合所述修正曲线中对应的修正参数，对输出数据对应的角度进行修正，完成MEMS陀螺仪的校准，得到真正指向角度，可抵抗因相对位置的变化造成的磁场变化的干扰，提高MEMS陀螺仪的角度定位精度。
举例来说，设置一步进电机转速300转/分时，磁场强度为100μT(特斯拉)，陀螺仪输出曲线如图3所示，其中横坐标是陀螺仪输出时刻，纵坐标是陀螺仪输出的角度数据，0-65536代表0-360度，根据接收的受惯导角度输出曲线和理论无干扰角度直线，反算出角度补偿曲线，如图4所示，在应用过程中，利用运动装置的旋转角度、陀螺仪的实际输出角度、角度补偿曲线三者实现对角度的修正，如陀螺仪在受干扰情况下，输出值为20000，对应的角度为109.8度，然而该角度是受附件电机磁力影响的结果，查表得出20000对应的角度补偿参数为0.37，因此实际输出角度应修正为109.8*0.37＝40.626度。
在某型北斗天线的生产过程中，需要将天线置于某型转台进行性能测试。对转台要求在各种倾角下获得当前天线指向的绝对角度。受限于转台体积，陀螺仪和驱动电机距离只有5cm，因此陀螺仪受到电机等磁场的强烈干扰，角度误差最大达到40度，采用的陀螺仪标称精度为0.2度，未采用本算法时，最大误差达到40度，采用本算法后，误差精度小于1度，可抵抗因相对位置的变化造成的磁场变化的干扰，提高MEMS陀螺仪的角度定位精度。
本发明的一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准方法，通过采集无干扰下的MEMS陀螺仪的数据，得到原始直线，采集均匀旋转下的电机的数据，得到MEMS陀螺仪实测干扰曲线，将所述干扰曲线与所述原始直线进行计算，得到并存储修正曲线，采集正常工作下的MEMS陀螺仪数据，利用所述修正曲线完成校准，可抵抗因相对位置的变化造成的磁场变化的干扰，提高MEMS陀螺仪的角度定位精度。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，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流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准方法，其特征在于，包括：
采集无干扰下的MEMS陀螺仪的数据，得到原始直线；
采集均匀旋转下的电机的数据，得到MEMS陀螺仪干扰曲线；
将所述干扰曲线与所述原始直线进行计算，得到并存储修正曲线；
采集正常工作下的MEMS陀螺仪数据，利用所述修正曲线完成校准。
2.如权利要求1所述的一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准方法，其特征在于，所述采集无干扰下的MEMS陀螺仪的数据，得到原始直线，包括：
利用MEMS陀螺仪采集无磁场干扰的条件下的被测设备的原始角速度，并在由陀螺仪输出时刻作为横坐标，MEMS陀螺仪输出的角度数据作为纵坐标的坐标轴上形成原始直线。
3.如权利要求2所述的一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准方法，其特征在于，所述采集均匀旋转下的电机的数据，得到MEMS陀螺仪干扰数据，包括：
控制电机匀速旋转，并在转动过程中实时采集MEMS陀螺仪输出的被干扰的数据，并在所述坐标轴中得到MEMS陀螺仪的干扰曲线。
4.如权利要求3所述的一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准方法，其特征在于，将所述干扰曲线与所述原始直线进行计算，得到并存储修正曲线，包括：
将所述干扰曲线与所述原始直线进行除法运算，并在横坐标为惯导数据输出时刻，纵坐标为角度修正参数的坐标轴上得到修正曲线，并将修正曲线存储在存储器中。
5.如权利要求4所述的一种抗较强磁场干扰的MEMS陀螺仪校准方法，其特征在于，所述采集正常工作下的陀螺仪数据，利用所述修正曲线完成校准，包括：
控制电机正常工作，采集MEMS陀螺仪的实测输出数据，并结合所述修正曲线中对应的修正参数，对输出数据对应的角度进行修正，完成陀螺仪的校准。
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