CN111707288A - 一种无水平台的微型惯性传感器零位测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无水平台的微型惯性传感器零位测量方法，具体过程如下：将待测量的微型惯性传感器固定安装在正六面体工装内，保证传感器的三个轴与正六面体工装的三个轴重合，然后将正六面体放置在测量台上；微型惯性传感器上电稳定后开始测试；将微型惯性传感器一轴向上，顺时针依次旋转90°后，依次采集4组静止数据；将微型惯性传感器一轴向下，顺时针依次旋转90°后，依次采集4组静止数据；将微型惯性传感器另一轴向上，顺时针依次旋转90°后，依次采集4组静止数据；将微型惯性传感器另一轴向下，顺时针依次旋转90°后，依次采集4组静止数据；根据所采集的数据集计算出加速度计的零偏和陀螺仪的零偏。

Description

一种无水平台的微型惯性传感器零位测量方法
技术领域
本发明涉及一种微型惯性传感器零位测量方法，尤其是一种无水平台的微型惯性传感器零位测量方法。
背景技术
微型惯性传感器作为惯性导航领域的新型器件，以其低成本的优势在导航领域得到广泛应用，但低成本也决定了其精度较差的特点，加计和陀螺零位量级较大，这要求必须在使用前进行零位测量，保证惯性传感器精度。
工程上常用的零位测量，均需要精度较高的水平台，通过六位置或者八位置等翻转方式，再用特定公式计算加计零偏，这种方式对测量环境要求较高，在室外或者紧急情况下难以满足要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种无水平台的微型惯性传感器零位测量方法，该方法可消除因测试平台水平度较差或工装精度较低引起的零位测量误差，因此可以在任意平台上进行测量，求取加速度计和陀螺仪零偏，方法操作性简单且可行性高。
实现本发明的技术方案如下：
一种无水平台的微型惯性传感器零位测量方法，具体过程如下：
将待测量的微型惯性传感器固定安装在正六面体工装内，保证传感器的三个轴与正六面体工装的三个轴重合，然后将正六面体放置在测量台上；
微型惯性传感器上电稳定后开始测试；
将微型惯性传感器一轴向上，顺时针依次旋转90°后，依次采集4组静止数据；将微型惯性传感器一轴向下，顺时针依次旋转90°后，依次采集4组静止数据；将微型惯性传感器另一轴向上，顺时针依次旋转90°后，依次采集4组静止数据；将微型惯性传感器另一轴向下，顺时针依次旋转90°后，依次采集4组静止数据；
根据微型惯性传感器一轴向上、向下时加速度计输出的数据，计算出加速度计的零偏；根据微型惯性传感器另一轴向上、向下时陀螺仪输出的数据，计算出陀螺仪的零偏。
进一步地，本发明将一轴向上时，加速度计输出的数据记为
Figure BDA0002489373230000021
将一轴向下时，加速度计输出的数据记为
Figure BDA0002489373230000022
j＝1～4，i＝1～n；
Figure BDA0002489373230000023
Figure BDA0002489373230000024
Figure BDA0002489373230000025
其中，Ab为加速度计零偏；Ab+为加速度计正向零偏；Ab-为加速度计负向零偏。
进一步地，本发明将另一轴向上时，陀螺仪输出的数据记为
Figure BDA0002489373230000026
将另一轴向下时，陀螺仪输出的数据记为
Figure BDA0002489373230000027
j＝1～4，i＝1～n；
Figure BDA0002489373230000028
Figure BDA0002489373230000029
Figure BDA00024893732300000210
其中，ω+为陀螺仪零偏；ω-为陀螺仪正向零偏；ω为陀螺仪负向零偏。
有益效果
本发明分别采集一轴向上、向下时加速度计的输出数据，计算出加速度计正向和负向零偏，平台对正负向零偏的影响相反，因此通过正负向零偏来计算加速度计零偏时，可以抵消水平台所造成的影响；同理，分别采集另一轴向上、向下时陀螺仪的输出数据，计算出陀螺仪正向和负向零偏，平台对正负向零偏的影响相反，因此通过正负向零偏来计算陀螺仪零偏时，可以抵消水平台所造成的影响；因此本发明对测量条件和环境要求简单易行，避免因水平台精度导致测量误差较大，有效提高测量效率。
附图说明
图1为本发明中使用的六面体工装示意图。
图2为本发明中使用的4×4位置示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。
本发明一种无水平台的微型惯性传感器零位测量方法，具体过程为：
(1)将待测量的微型惯性传感器固定安装在正六面体(如图1所示)工装内，保证传感器的三个轴与正六面体工装的三个轴重合，然后将正六面体放置在测量台上，连接测试设备；
(2)被测微型惯性传感器上电稳定后开始测试，测试期间不断电；
(3)旋转正六面体，依次记录测量数据，如图2所示。
将被测微型惯性传感器Z轴向上，顺时针依次旋转90°后，依次采集4组静止数据，此时记录的4组数据记为
Figure BDA0002489373230000031
其中j＝1～4，i＝1～n，n为采样点数，
Figure BDA0002489373230000032
表示Z轴向上，加速度输出第j组的第i个采样值；
将被测微型惯性传感器Z轴向下，顺时针依次旋转90°后，依次采集到4组静止数据，此时记录的4组数据记为
Figure BDA0002489373230000041
表示Z轴向下，加速度输出第j组的第i个采样值；
将被测微型惯性传感器Y轴向上，顺时针依次旋转90°后，依次采集到4组静止数据，此时记录的4组数据记为
Figure BDA0002489373230000042
表示Y轴向上，陀螺仪输出第j组的第i个采样值；
将被测微型惯性传感器Y轴向下，顺时针依次旋转90°后，依次采集到4组静止数据，此时记录的4组数据记为
Figure BDA0002489373230000043
表示Y轴向下，陀螺仪输出第j组的第i个采样值。
(4)计算加速度计和陀螺仪零位。
根据Z轴向上时记录的数据，计算X、Y轴加速度计和陀螺仪的正向零偏；根据Z轴向下时记录的数据，计算X、Y轴加速度计和陀螺仪的负向零偏；根据Y轴向上时记录的数据，计算Z轴加速度计和陀螺仪的正向零偏；根据Y轴向下时记录的数据，计算Z轴加速度计和陀螺仪的负向零偏。
加计零位计算方法如下：
Figure BDA0002489373230000044
Figure BDA0002489373230000045
Figure BDA0002489373230000046
其中，Ab为加速度计零偏；Ab+为加速度计正向零偏；Ab-为加速度计负向零偏。
陀螺漂移计算方法如下：
Figure BDA0002489373230000051
Figure BDA0002489373230000052
Figure BDA0002489373230000053
其中，ω+为陀螺仪零偏；ω-为陀螺仪正向零偏；ω为陀螺仪负向零偏；n为采样点数。
最终获得加速度及和陀螺仪的零偏。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种无水平台的微型惯性传感器零位测量方法，其特征在于，具体过程如下：
将待测量的微型惯性传感器固定安装在正六面体工装内，保证传感器的三个轴与正六面体工装的三个轴重合，然后将正六面体放置在测量台上；
微型惯性传感器上电稳定后开始测试；
将微型惯性传感器一轴向上，顺时针依次旋转90°后，依次采集4组静止数据；将微型惯性传感器一轴向下，顺时针依次旋转90°后，依次采集4组静止数据；将微型惯性传感器另一轴向上，顺时针依次旋转90°后，依次采集4组静止数据；将微型惯性传感器另一轴向下，顺时针依次旋转90°后，依次采集4组静止数据；
根据微型惯性传感器一轴向上、向下时加速度计输出的数据，计算出加速度计的零偏；根据微型惯性传感器另一轴向上、向下时陀螺仪输出的数据，计算出陀螺仪的零偏。
2.根据权利要求1所述无水平台的微型惯性传感器零位测量方法，其特征在于，将一轴向上时，加速度计输出的数据记为
Figure FDA0002489373220000011
将一轴向下时，加速度计输出的数据记为
Figure FDA0002489373220000012
Figure FDA0002489373220000013
Figure FDA0002489373220000014
Figure FDA0002489373220000015
其中，Ab为加速度计零偏；Ab+为加速度计正向零偏；Ab-为加速度计负向零偏。
3.根据权利要求1所述无水平台的微型惯性传感器零位测量方法，其特征在于，将另一轴向上时，陀螺仪输出的数据记为
Figure FDA0002489373220000021
将另一轴向下时，陀螺仪输出的数据记为
Figure FDA0002489373220000022
Figure FDA0002489373220000023
Figure FDA0002489373220000024
Figure FDA0002489373220000025
其中，ω+为陀螺仪零偏；ω-为陀螺仪正向零偏；ω为陀螺仪负向零偏。
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