專利名稱：一種使用傾斜儀校正陀螺儀偏置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種校正陀螺儀偏置的方法，具體涉及的是一種使用傾斜儀校正陀螺 儀偏置的方法。
背景技術(shù)：
陀螺儀是一種能夠精確地確定運(yùn)動物體方位的儀器，它是現(xiàn)代航空、航海、航天和 國防工業(yè)中廣泛使用的一種慣性導(dǎo)航儀器，它的發(fā)展對一個國家的工業(yè)，國防和其他高科 技的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。近年來隨著MEMS (Micro-electromechanical Systems微電子機(jī)械系統(tǒng))技術(shù)的 發(fā)展，MEMS陀螺儀的研究與發(fā)展受到了廣泛的重視。MEMS陀螺儀具有體積少、重量輕、可 靠性好、易于系統(tǒng)集成等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣闊。但是目前MEMS陀螺儀的精度還不是很高，影 響了其使用性。主要原因是MEMS陀螺儀輸出信號干擾比較大，且由于供電和陀螺儀自身的 原因，陀螺儀在每次上電的初始將有一個不固定的初值，稱之為零點(diǎn)漂移值，該值是不固定 的，受到不同外部環(huán)境的影響。比如供電電源、環(huán)境溫度等。這樣大大影響了陀螺儀的精 度。在計算零點(diǎn)漂移值時，有以下理論基礎(chǔ)據(jù)角速度定義，角速度的積分就是角度BP θ =Σ ω采用微分方法得到角速度的值ω = d θ /dt同時，角速度ω = ω3+ω0其中，為陀螺儀的采樣的角速度；最終得到零點(diǎn)漂移值的值CO0 = Δ Θ/Δ t_ ω s。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使用傾斜儀校正陀螺儀偏置的方法，通過傾斜儀與陀螺 儀的采樣數(shù)據(jù)計算出陀螺儀的零點(diǎn)漂移值，將該零點(diǎn)漂移值保存并用作參數(shù)帶入公式，求 得陀螺儀最終的角速度值，由于零點(diǎn)漂移值被用作參數(shù)而恒定不變，從而校正陀螺儀的偏 置問題，提高陀螺儀的輸出精度。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種使用傾斜儀校正陀螺儀偏置的方法，其特點(diǎn) 是，包含以下步驟步驟1、安裝若干個陀螺儀與若干個傾斜儀，安裝好的每個傾斜儀在其對應(yīng)的單一 方向均安裝有陀螺儀；步驟2、在單位時間At內(nèi)連續(xù)采樣每個單一方向上的傾斜儀的傾斜角度θ和與 傾斜儀方向?qū)?yīng)的陀螺儀輸出的角速度值《s，s為采樣的簡寫；步驟3、計算單位時間At內(nèi)每個單一方向上的傾斜儀輸出的角度差Δ θ
Δ θ = 0^0^(1)式中，參數(shù)η和η-1為一個采樣的次數(shù)序號，假設(shè)每W秒鐘采樣一次，第W秒鐘采 樣的角度為Q1，第2W秒采樣的角度即為θ 2，依次類推；步驟4、計算與步驟3中傾斜儀對應(yīng)的單一方向上的陀螺儀的零點(diǎn)漂移值Coci ω ο = Δ θ / Δ t_ ω s (2)步驟5、將零點(diǎn)漂移值Oci保存并用作參數(shù)；步驟6、利用零點(diǎn)漂移值Oci計算并校正陀螺儀最后輸出的角速度值ω ω = cos+ω。(3)上述的使用傾斜儀校正陀螺儀偏置的方法，其中，若干個傾斜儀可以同時感應(yīng)X 軸和Y軸的傾斜角度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明提供的方法簡單易行，具有很強(qiáng)的可 操作性；本發(fā)明提供的方法提高陀螺儀輸出精度僅需多加入幾個陀螺儀或者傾斜儀，成本 低；本發(fā)明具有很強(qiáng)的理論依據(jù)作支持，能根本解決陀螺儀零點(diǎn)漂移值的影響。


圖1是本發(fā)明提供的陀螺儀設(shè)置方向的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合圖1，詳細(xì)說明本發(fā)明一個優(yōu)選的實(shí)施例。一種使用傾斜儀校正陀螺儀偏置的方法，包含以下步驟步驟1、安裝若干個陀螺儀與若干個傾斜儀，安裝好的每個傾斜儀在其對應(yīng)的單一 方向均安裝有陀螺儀，本發(fā)明提供的方法是針對單一的方向，若傾斜儀的傾斜角度是Y軸 方向，那么相對的，與傾斜儀對應(yīng)的陀螺儀輸出的角速度方向也是Y軸方向；步驟2、在單位時間At內(nèi)連續(xù)采樣單一方向的傾斜儀的傾斜角度θ和陀螺儀輸 出的角速度值，在ω后的下標(biāo)S是采樣次數(shù)的簡寫，不是陀螺儀的個數(shù)，此方法是針對 一個陀螺儀和一個傾斜儀的，如雙輪車最重要的是前后(仰俯)的角度，但是這個方法可以 應(yīng)用于任何一個軸，若傾斜儀測量的傾斜角度θ是Y軸方向的傾斜角度，那么陀螺儀測量 的《3是Y軸方向的角速度，同樣若傾斜儀測量的傾斜角度θ是X軸方向的傾斜角度，那 么陀螺儀測量的ω s也是X軸方向的角速度，若傾斜儀測量的是X、Z軸的傾斜角度，那么陀 螺儀測量的也是Z軸方向的角速度；步驟3、計算單位時間At內(nèi)傾斜儀輸出的角度差Δ θ Δ θ = θ η-θ “(Ι)式中，參數(shù)η和η-1為一個采樣的次數(shù)序號，假設(shè)每10毫秒采樣一次，第10毫秒 采樣的角度為Q1，第20毫秒采樣的角度即為θ 2，依次類推；步驟4、計算陀螺儀的零點(diǎn)漂移值ω。ω 0 = Δ θ / Δ t_ ω s ⑵步驟5、將零點(diǎn)漂移值Oci保存并用作參數(shù)；步驟6、利用零點(diǎn)漂移值Oci計算并校正陀螺儀最后輸出的角速度值ω ω = cos+ω。(3)
由于零點(diǎn)漂移值ω ^被保存并用作參數(shù)，而陀螺儀輸出的角速度值是采樣得到 的，所以根據(jù)每次采樣得到的不同結(jié)果，利用零點(diǎn)漂移值Oci進(jìn)行修正，并得到修正后的 ω的值。若干個傾斜儀可以同時感應(yīng)X軸和Y軸的傾斜角度。如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的陀螺儀設(shè)置方向的示意圖。本實(shí)施例選取三個 陀螺儀1、陀螺儀2、陀螺儀3和一個傾斜儀4，陀螺儀1設(shè)置為敏感繞Y軸方向的角速度，具 體的位置沒有限定，只要能敏感繞Y軸方向的角速度即可，同理，陀螺儀2設(shè)置成敏感繞X 方向的角速度，陀螺儀3是敏感繞Z軸方向的角速度，傾斜儀4是敏感X、Y軸的傾斜角度， 與陀螺儀一樣，沒有具體的位置限定，只要能敏感X、Y軸的傾斜角度即可。將零點(diǎn)漂移值 ω ^根據(jù)陀螺儀和傾斜儀的輸出數(shù)據(jù)計算得出，再將其保存并使用為參數(shù)，將該恒定不變的 參數(shù)帶入每個陀螺儀的角速度計算公式中，即可求出恒定不變的最終的角速度輸出值。達(dá) 到校正陀螺儀偏置，提高輸出精度的目的。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的 描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種使用傾斜儀校正陀螺儀偏置的方法，其特征在于，包含以下步驟步驟1、安裝若干個陀螺儀與若干個傾斜儀，安裝好的每個傾斜儀在其對應(yīng)的單一方向 均安裝有陀螺儀；步驟2、在單位時間At內(nèi)連續(xù)采樣每個單一方向上的傾斜儀的傾斜角度θ和與傾斜 儀方向?qū)?yīng)的陀螺儀輸出的角速度值《s，s為采樣的簡寫；步驟3、計算單位時間At內(nèi)每個單一方向上的傾斜儀輸出的角度差Δ θ Δ θ = Θη-Κ )式中，參數(shù)η和η-l為一個采樣的次數(shù)序號，假設(shè)每W秒鐘采樣一次，第W秒鐘采樣的 角度為Q1，第2W秒采樣的角度即為θ 2，依次類推；步驟4、計算與步驟3中傾斜儀對應(yīng)的單一方向上的陀螺儀的零點(diǎn)漂移值Oci ω0 = Δ θ / At-cos⑵步驟5、將零點(diǎn)漂移值Oci保存并用作參數(shù)；步驟6、利用零點(diǎn)漂移值Oci計算并校正陀螺儀最后輸出的角速度值ω ω = ω5+ω0(3)
2.如權(quán)利要求1所述的使用傾斜儀校正陀螺儀偏置的方法，其特征在于，所述的若干 個傾斜儀可以同時感應(yīng)X軸方向和Y軸方向的傾斜角度。
全文摘要
一種使用傾斜儀校正陀螺儀偏置的方法，通過傾斜儀與陀螺儀的采樣數(shù)據(jù)計算出陀螺儀的零點(diǎn)漂移值，將該零點(diǎn)漂移值保存并用作參數(shù)帶入公式，求得陀螺儀最終的角速度值，由于零點(diǎn)漂移值被用作參數(shù)而恒定不變，從而校正陀螺儀的偏置問題，提高陀螺儀的輸出精度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明提供的方法簡單易行，具有很強(qiáng)的可操作性；本發(fā)明提供的方法提高陀螺儀輸出精度僅需多加入幾個陀螺儀或者傾斜儀，成本低；本發(fā)明具有很強(qiáng)的理論依據(jù)作支持，能根本解決陀螺儀零點(diǎn)漂移值的影響。
文檔編號G01C19/00GK102135427SQ20101010160
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者李璽華 申請人:上海新世紀(jì)機(jī)器人有限公司