[发明专利]一种三轴加速度计的标定方法及装置

说明书

本发明提供了一种三轴加速度计的标定方法及装置。所述方法包括：建立三轴加速度计以比力为输入、以加速度为输出的三轴加速度计模型；求解用加速度、比力一次项、比力二次项表示的标定向量表达式；采用迭代法，根据所述模型和标定向量表达式更新比力一次项、比力二次项和标定向量，迭代结束后，完成三轴加速度计的标定。本发明不依赖于高精度三轴转台就可以实现三轴加速度计的标定；本发明由于不仅对比力一次项标定，还对比力二次项标定，可明显提高三轴加速度计的标定精度。

技术领域

本发明涉及加速度计技术领域，具体涉及一种三轴加速度计的标定方法及装置。

背景技术

三轴加速度计是组成倾角仪和惯性导航系统的核心部件，其性能好坏直接影响到倾角仪和惯性导航系统的测量精度。加速度计的刻度系数、零位和安装误差会随时间推移而变化。在实际应用中，需要对三轴加速度计进行标定补偿以提高其测量精度。传统的加速度计标定方法需要利用高精度三轴转台提供姿态基准，根据三轴加速计输入输出的数学模型，借助高精度三轴转台提供输入基准值，结合加速度计的输出值进行标定。传统基于高精度三轴转台的标定方法，依赖于高精度三轴转台，但在外场环境中一般没有高精度三轴转台，因此限制了使用。基于椭球拟合的三轴加速度计标定方法不依赖于高精度转台，但无法对三轴加速度计的二次项系数进行标定，二次项误差是加速度计的一项重要误差源，如果不对其进行标定，很难满足加速度计在高精度领域的测精度要求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供一种三轴加速度计的标定方法及装置，标定过程不依赖于高精度三轴转台，而且同时对加速度计的一次项和二次项系数进行标定。

第一方面，本发明提供一种三轴加速度计的标定方法，包括：

建立三轴加速度计以比力为输入、以加速度为输出的三轴加速度计模型，所述模型包含比力一次项、比力二次项和常数项，比力一次项系数、比力二次项系数和常数项组成标定向量；

将m个不同位置的加速度代入所述模型得到一个方程组，求解所述方程组得到用加速度、比力一次项、比力二次项表示的标定向量表达式；

分别获取三轴加速度计在m个不同位置的加速度值，并以所述加速度值作为比力的初始值，采用迭代法，根据所述模型和标定向量表达式更新比力一次项、比力二次项和标定向量，迭代结束后，完成三轴加速度计的标定。

进一步地，所述模型为：

其中，a_x、a_y、a_z分别为加速度a在x、y、z方向的分量，f_x、f_y、f_z分别为比力一次项在x、y、z方向的分量，分别为比力二次项在x、y、z方向的分量，k_x、k_y、k_z、k_xy、k_yz、k_zx为比力一次项系数，d_x、d_y、d_z为比力二次项系数，为常数项。

更进一步地，标定向量为：

标定向量表达式为：

X＝[H^TH]^-1H^TY

Y＝[y₁,y₂,…,y_i,…,y_m]^T

y_i＝[a_ix,a_iy,a_iz]^T