[发明专利]一种使用正交双置陀螺仪矫正零偏的方法

说明书

本发明属于陀螺仪测量领域，涉及一种使用正交双置陀螺仪矫正零偏的方法。将两个参数相同的单轴陀螺仪A和陀螺仪B的测量轴相互垂直的刚性连接在一起，沿两个测量轴所在平面的法线方向给陀螺仪施加一个恒定的转速ω_c，分别测量陀螺仪A和陀螺仪B在x轴上的角速度ω_x或z轴上的角速度ω_z，当在z轴上测量单轴陀螺仪A和陀螺仪B的角速度ω_z时，得到陀螺仪A和陀螺仪B原始测量值。本发明利用了正交信号的相关性，使用独特的结构和算法，使陀螺仪的零偏矫正简单可靠，并且和陀螺仪自身零偏特性无关，因此使用本发明的技术无需对陀螺仪的零偏补偿数据进行个体计量。

技术领域

本发明属于陀螺仪测量领域，涉及一种使用正交双置陀螺仪矫正零偏的方法。

背景技术

任何形式的陀螺仪均存在着零点偏差的问题，简称陀螺仪零偏，零偏的存在使得陀螺仪测量误差增大，并且随着时间的推移会产生误差积累，因此工程上需要尽可能的降低陀螺仪的零偏。

通常对于陀螺仪的零偏可采用温度补偿、固定补偿、算法补充等方法来消除零偏带来的误差，但由于零偏产生的原因是多样的，通常和外界因素成非线性关系，因此零偏的矫正补偿算法复杂，需要对个体进行单独计量，而且纠偏误差大。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够彻底消除陀螺仪偏差的使用正交双置陀螺仪矫正零偏的方法。本发明的技术解决方案是，将两个参数相同的单轴陀螺仪A和陀螺仪B的测量轴相互垂直的刚性连接在一起，沿两个测量轴所在平面的法线方向给陀螺仪施加一个恒定的转速ω₀，分别测量陀螺仪A和陀螺仪B在x轴上的角速度ω_x或z轴上的角速度ω_z，当在z轴上测量单轴陀螺仪A和陀螺仪B的角速度ω_z时，得到的陀螺仪A和陀螺仪B原始测量值分别是：

A_z＝ω_z·cos(ω₀t)+a；

B_z＝ω_z·sin(ω₀t)+b；

其中a为陀螺仪A的瞬时零偏，b为陀螺仪B的瞬时零偏；

对测量值A_z和B_z同ω₀的两个正交分量cos(ω₀t)、sin(ω₀t)做如下运算：

A_z·cos(ω₀t)+B_z·sin(ω₀t)

＝ω_z+a·cos(ω₀t)+b·sin(ω₀t)；

当ω₀远大于ω_z时，对以上运算结果进行低通滤波，即得到没有零偏误差的ω_z值；

当在x轴上测量陀螺仪A和陀螺仪B的角速度ω_x时，得到的陀螺仪A和陀螺仪B的原始测量值分别是：

A_x＝-ω_x·sin(ω₀t)+a；

B_x＝ω_x·cos(ω₀t)+b；

对测量值A_x和B_x同ω₀的两个正交分量cos(ω₀t)、sin(ω₀t)做如下运算：