[发明专利]一种基于旋转机构的陀螺与加速度相关漂移的标定与补偿方法

摘要

一种基于旋转机构的陀螺与加速度相关漂移的标定与补偿方法，是指将陀螺和加速度计按照一定的要求安装于旋转机构上，通过旋转机构的旋转得到旋转机构转角和陀螺仪的动态连续输出，建立陀螺与加速度相关漂移的估计模型，并利用最小二乘法估计得到陀螺仪与加速度相关误差的模型参数。本发明利用旋转机构估计出陀螺与加速度相关漂移的误差系数，具有准确、高效、易操作、高通用性等特点。通过本方法估计出误差系数并进行相应的误差补偿后，陀螺的输出精度可大大提高。

主权项

一种基于旋转机构的陀螺仪与加速度相关误差标定与补偿方法，其特征在于步骤如下：第一步，制作旋转机构，所述的旋转机构由力矩电机(5)、光栅(3)、旋转轴(4)、陀螺信号采集系统(8)、光栅测角信号采样系统(9)、陀螺仪安装平台(6)和电机控制系统(7)组成；力矩电机(5)的转子与旋转轴(4)固连；光栅(3)安装于旋转轴(4)，并随旋转轴(4)的旋转而旋转；陀螺仪安装于陀螺安装平台(6)上，陀螺安装平台(6)位于旋转轴(4)顶部且与旋转轴(4)固连，并随旋转轴(4)的旋转而旋转；电机控制系统(7)控制力矩电机(5)旋转，陀螺信号采集系统(8)用于实时采样陀螺仪的输出值，光栅转角信号采样系统(9)用于实时采集光栅(3)的转角输出信息；第二步，建立陀螺仪与加速度相关误差的输出模型；第三步，将两个陀螺仪按照要求安装于旋转机构的陀螺安装平台(6)上，其安装要求为：两陀螺敏感轴和旋转机构的旋转轴两两互相垂直，且旋转轴与水平面保持平行；第四步，将旋转机构安放于水平台面上，根据第三步所述的陀螺仪的安装方式，可以得到陀螺敏感轴坐标系上的输入加速度计与旋转角之间的关系式，并将该关系式代入第二步所建立的陀螺仪的误差模型，可得到陀螺与加速度相关误差相对于旋转角的输出模型；第五步，电机控制系统(7)控制力矩电机(5)旋转，陀螺仪信号采集系统(8)实时采集两个陀螺仪的输出信息，光栅转角信号采集系统(9)实时采集光栅(3)的转角输出信息；第六步，根据第四步得到陀螺与加速度相关漂移相对于旋转角的输出模型，将第五步实时采样得到的光栅(3)的转角输出信息作为参数估计模型的输入，将扣除地球自转加速度后的陀螺仪的输出值作为参数估计模型的输出，利用最小二乘法可估计得到陀螺与加速度相关漂移模型中的部分误差项系数；第七步，将两个陀螺仪绕各自的敏感轴在第三步所述的安装平面内旋转90°，重复步骤第五步和第六步，即可得到陀螺与加速度相关漂移模型中剩余误差项系数；第八步，根据第六步及第七步估计得到的陀螺与加速度相关漂移模型的参数，对陀螺仪进行误差补偿，并检验误差的补偿精度。