[发明专利]一种微机电陀螺仪校准装置、方法及无人机导航系统

说明书

本发明公开了一种微机电陀螺仪校准装置、方法及无人机导航系统。该微机电MEMS陀螺仪校准装置，包括MEMS陀螺仪、主控制器、GPS天线及GPS处理模块。本发明实施例的技术方案中，通过在运动设备上配备GPS天线及GPS处理模块，测量运动过程中的位置数据，计算得到理论姿态数据，并与MEMS陀螺仪记录的实时姿态数据进行对比，计算两者的偏差值，从而完成对MEMS陀螺仪的零漂的校准，提高了导航系统运动姿态估计的可靠性和精确性。

技术领域

本发明实施例涉及惯性导航领域，尤其涉及一种微机电陀螺仪校准装置、方法及无人机导航系统。

背景技术

惯性导航系统为不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量的自主式系统，因此具有隐蔽性好且不受外界电磁干扰的影响的优点，因此被广泛的应用在航空、航天、航海和陆地机动的各个方面。

陀螺仪是惯性导航系统中一种重要的传感器，能检测载体相对惯性空间转动角速度或绝对角度,是惯性导航与制导、运动系统的姿态监测与稳定控制的核心部件之一。微机电(Micro Electro Mechanic System，MEMS)陀螺仪与传统的陀螺仪相比，具有体积小、成本低、功耗小、可靠性高、易集成、可批量生产的特点,因此目前被广泛应用于飞行器的飞控系统。

但是MEMS陀螺仪存在一个重要的不足之处便是零漂，且其误差随时间不断累加，如果不及时校正，将成为导航系统误差的一个主要来源。

发明内容

本发明提供一种微机电陀螺仪校准装置、方法及无人机导航系统，以实现MEMS陀螺仪精度偏差的校正，提高了导航系统运动姿态估计的可靠性和精确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种微机电MEMS陀螺仪校准装置，该MEMS陀螺仪校准装置包括：

MEMS陀螺仪、主控制器、GPS处理模块及至少三个GPS天线；

其中，所述至少三个GPS天线位于运动设备上且不位于同一直线上；所述至少三个GPS天线均与所述GPS处理模块连接；所述MEMS陀螺仪以及所述GPS处理模块均与所述主控制器电连接；所述至少三个GPS天线用于采集运动设备在多个时间点的位置数据，并通过所述GPS处理模块发送至所述主控制器；所述MEMS陀螺仪用于采集运动设备在多个时间点的实时姿态数据并发送至所述主控制器；所述主控制器用于根据所述运动设备的位置数据计算所述运动设备的理论姿态数据，并根据同一时间点的所述理论姿态数据以及所述实时姿态数据对所述MEMS陀螺仪进行校准。

第二方面，本发明实施例还提供了一种微机电MEMS陀螺仪校准方法，由上述微机电MEMS陀螺仪校准装置执行，包括：

所述至少三个GPS天线采集运动设备在多个时间点的位置数据，并通过所述GPS处理模块发送至所述主控制器；

所述MEMS陀螺仪采集运动设备在多个时间点的实时姿态数据并发送至所述主控制器；

所述主控制器根据所述运动设备的位置数据计算所述运动设备的理论姿态数据，并根据同一时间点的所述理论姿态数据以及所述实时姿态数据对所述MEMS陀螺仪进行校准。

第三方面，本发明实施例还提供了一种无人机导航系统，包括：

无人机以及第一方面所述的微机电MEMS陀螺仪校准装置；

所述的微机电MEMS陀螺仪校准装置的所述至少三个GPS天线位于所述无人机上。

本发明通过引入GPS天线和GPS处理模块，利用GPS天线收集到的位置数据计算理论姿态数据，并根据MEMS陀螺仪采集的实时姿态数据对MEMS陀螺仪的零漂所造成的误差进行校正，提高了导航系统运动姿态估计的可靠性和精确性。

附图说明

图1是本发明实施例一中的MEMS陀螺仪校准装置示意图；