[发明专利]一种MPU9250姿态传感器误差的标定方法

说明书

本发明公开了一种MPU9250姿态传感器误差的标定方法，用于提高MPU9250姿态传感器获取姿态时的精度，提高其可靠性。该方法借助一种多自由度移动旋转的惯性测量单元测试平台对数据进行测量，通过分析各传感器特性分别建立误差模型，采用解析法、卡尔曼滤波、椭球拟合分别对各传感器的误差参数进行辨识并校准。本发明开发了一种低成本、具有一定精度的误差标定方法，对于低消费市场中姿态传感器误差标定方面具有一定的意义。

技术领域

本发明涉及姿态传感器误差标定领域，具体为一种MPU9250姿态传感器误差的标定方法。

背景技术

MPU9250姿态传感器作为一种低成本、高精度的国产九轴运动传感器被广泛应用于手机、无人机等需要获取姿态信息的场合。

MPU9250姿态传感器内部集成有陀螺仪、加速度计和磁力计三个模块。各模块在采集和处理数据时受到生产过程及其他因素的影响会出现一定的误差。标定和校准各模块误差，提高系统精度是一个很重要的环节。目前常见的标定方法是静止求均值法、六面校准法和最小二乘法等。

然而，这些标定方法都存在一定的缺点。比如静止求均值法，耗时费力且精度不高；六面校准法，需要昂贵的高精度转台辅助校准；最小二乘法，测试设备的误差会对加速度计的结果有一定的影响等。因此在保证一定精度的前提下，开发一种低成本的误差标定方法具有重要意义。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明提出一种MPU9250姿态传感器误差的标定方法，其目的是标定姿态传感器各模块误差参数，并对误差进行校准，以此提高传感器获取姿态信息的精确性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

为了实施此标定方法，转台部分采用公开号为CN216558983U的发明专利实现对传感器多自由度角度测量，如图1所示。此转台可以比较精确的获取待测物体的姿态角。一种MPU9250姿态传感器误差的标定方法,包括具体步骤如下：

步骤1、对陀螺仪建立误差模型：

步骤2、利用转台对陀螺仪的数据进行采集并计算陀螺仪零偏：

步骤3、将陀螺仪固定于转台上，分别绕各坐标轴做旋转运动，欧拉角增量为Φ，Φ∈R，则：

步骤4、将陀螺仪采集到的数据代入上式，利用解析法求解标定因子的参数并对误差进行校准；

步骤5、对加速度计建立误差模型：

步骤6、根据卡尔曼滤波参数辨识原理将误差模型改写为：

[a_cx a_cy a_cz]^T＝[A_m I₃][K_aT S_aT ε_a]^T

步骤7、卡尔曼滤波系统的状态方程的离散化形式可表示为：

步骤8、将零偏、标定因子与非正交误差作为状态变量与转台测得的加速度计原始值和校准值代入上式中循环迭代辨识，解算出加速度计的确定性误差并校准；

步骤9、对磁力计建立误差模型：