[发明专利]基于单轴转台的三轴MEMS陀螺旋转积分标定方法

权利要求书

1.一种基于单轴转台的三轴MEMS陀螺旋转积分标定方法，其特征是，包括以下步骤：

1)建立MEMS陀螺的误差模型：

建立的误差模型中包含固定零偏、标度因数、交叉耦合系数、加速度敏感性系数；

2)对MEMS陀螺六位置旋转标定：

将三轴MEMS陀螺固定在单轴转台上，分别测试陀螺的输入敏感轴指向+Z轴、-Z轴、±X轴、±Y轴方向，并且转台分别逆时针转过360°、顺时针转过360°的数据，记录下MEMS陀螺在这6个位置、12次旋转的测试数据和采样时间；

3）计算MEMS陀螺误差系数：

通过对MEMS陀螺的上述6个位置、12次旋转，简化MEMS陀螺的误差模型，分别得到陀螺旋转后的误差模型，对该旋转后的误差模型等式两边进行积分运算，建立误差方程组，求解出MEMS陀螺的固定零偏、标度因数、交叉耦合系数、加速度敏感性系数。

2.根据权利要求1所述的基于单轴转台的三轴MEMS陀螺旋转积分标定方法，其特征是，步骤1）中建立的MEMS陀螺的误差模型为：

S_iU_ij＝B_i+A_xia_x+A_yia_y+A_zia_z+K_xiω_x+K_yiω_y+K_ziω_z,(i＝x,y,z)(1)

其中：S_i是i轴陀螺的标度因数，U_ij是i轴陀螺第j次旋转的输出电压值，

B_i是i轴陀螺的固定零偏，a_x、a_y、a_z是加速度沿各轴的分量，A_xi、A_yi、A_zi是陀螺加速度敏感性系数，K_xi、K_yi、K_zi是交叉偶合系数，ω_xj、ω_yj、ω_zj是陀螺输入角速率。

3.根据权利要求2所述的基于单轴转台的三轴MEMS陀螺旋转积分标定方法，其特征是，步骤2）中MEMS陀螺六位置旋转标定的步骤为：

将三轴MEMS陀螺固定在转台平面上，使陀螺的敏感轴指向+Z轴方向，给陀螺加电，并进行数据采集，等待陀螺工作稳定后，将陀螺逆时针转过360°，然后静止一段时间，保存从陀螺工作稳定到静止这段时间的所有数据，并记录采样时间，记为t，t为整个旋转过程的时间和静止时间的总和；然后，再将陀螺顺时针旋转360°，保持静止状态，保存测试数据并记录采样时间；再将陀螺按-Z、±X和±Y方向放置，重复以上测试步骤，记录6个位置、12次旋转的测试数据和采样时间。

4.根据权利要求3所述的基于单轴转台的三轴MEMS陀螺旋转积分标定方法，其特征是，根据步骤2）中的标定步骤，顺/逆时针方向旋转，采集陀螺输出的电压量，并对旋转后简化的误差模型方程两边在时间0～t内进行积分运算，建立误差方程组，求解出MEMS陀螺各项误差系数的公式如下：

标度因数计算公式：

Si=1440/[∫0t(Uij-Ui(j+1)+Ui(j+2)-Ui(j+3))dτ]---(10)]]>

固定零偏计算公式：

Bi={Si[∫0t(Uij+Ui(j+1)+Ui(j+2)+Ui(j+3))dτ]}/4t---(11)]]>

交叉耦合系数计算公式：

Kik=Sk[∫0t(Ukj-Uk(j+1)+Uk(j+2)-Uk(j+3))dτ]/1440---(12)]]>

加速度敏感性系数计算公式：

Aik=Sk[∫0t(Ukj+Uk(j+1)-Uk(j+2)-Uk(j+3))dτ-4ωezt]/4gt---(13)]]>

公式(10)～(13)中，i=x、y、z，k=x、y、z，当i=z时，j=1；i=x时，j=5；i=y时，j=9，并且在公式(12)中，i≠k。