[发明专利]基于MEMS加速度计的水平倾角仪误差补偿方法及系统

权利要求书

1.一种基于MEMS加速度计的水平倾角仪误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、首先将倾角仪固定在转台台面处，通过翻转转台，固定在转台台面的倾角仪处于十二个不同位置，采集每一位置下的MEMS加速度计三轴输出值；

步骤2、其次，对采集到的MEMS加速度计三轴输出值进行均值化处理，利用十二位置下MEMS加速度计三轴输出值以及对应的标称重力加速度值建立MEMS加速度计的误差补偿模型，对加速度计预处理；

步骤3、然后将预处理后的MEMS加速度计三轴输出值作为RBF神经网络的输入，而三轴真实值作为网络的输出，建立基于RBF神经网络的MEMS加速度计误差补偿模型；

步骤4、最后，利用MEMS加速度计测量值与重力加速度之间的三角函数关系解算出水平倾角，提出利用最小二乘法建立倾角仪测量误差与温度之间的函数关系式，实现对水平倾角仪的温度补偿。

2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS加速度计的水平倾角仪误差补偿方法，其特征在于，所述步骤1中，整个系统的ARM处理器作为水平倾角仪的处理中心，通过SPI通信总线采集传感器数据，对数据进行均值滤波以及十二位置法标定，然后将处理后数据通过三角函数等式解算出水平倾角，并利用最小二乘法建立水平倾角仪测量误差关于温度的函数关系式，完成倾角仪的温度补偿，最后利用串口将倾角信息传至上位机做界面显示。

3.根据权利要求1所述的一种基于MEMS加速度计的水平倾角仪误差补偿方法，其特征在于，所述步骤2中，建立MEMS加速度计的误差模型，如公式(1)所示：

公式(1)中A_x、A_y、A_z为MEMS加速度计的输出值，a_x、a_y、a_z为MEMS加速度计的真实值，a_i0(i＝x,y,z)是MEMS加速度计的零偏值，x、y、z分别表示加速度计三个轴，k_i(i＝x,y,z)为MEMS加速度计的比例因子，k_ij(i,j＝x,y,z)为MEMS加速度计的安装误差。

4.根据权利要求3所述的一种基于MEMS加速度计的水平倾角仪误差补偿方法，其特征在于，步骤2十二位置静态翻滚方案，具体包括：利用倾角仪在10秒内以50Hz的采样频率采集每一位置处的MEMS加速度计三轴输出值，在位置1、3、5、7、9、11处，对X、Y、Z轴的输出值分别取均值后可表示为：

其中，表示第一个位置下的加速度计X轴输出值的均值；表示第一个位置下，当X轴有输入加速度时，Z轴检测到的加速度与输入加速度的比值；表示第一个位置下的加速度计X轴的零偏值；

由公式(2)、公式(3)以及公式(4)可得加速度计误差系数为：

同理，在位置2、4、6、8、10、12处也得到一组加速度计误差系数为：

由公式(5)～(10)可得最终的加速度计误差系数为：

令公式(11)～(13)中的α＝β＝0.5。