專利名稱：一種適用于mems imu重復多次標定的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于MEMS IMU重復多次標定的方法，特別是一種使MEMS IMU 無需更改軟件便可多次重復標定的方法。
背景技術：
MEMS IMU作為一種由微傳感器(微機械陀螺和加速度計)、微執(zhí)行器(單片機或 DSP)和電路集成的慣性測量裝置，能實時提供載體的角速度與線加速度，目前在戰(zhàn)術武器、 汽車、工業(yè)控制等領域已獲得廣泛應用。MEMS IMU通過采集電路對微傳感器(微機械陀螺和加速度計)的電信號進行采集，然后通過標度因數(shù)轉換將電信號轉換成角速度和加速度單位輸出。標度因數(shù)轉換所需的參數(shù)已經通過初始標定試驗計算獲得并存入閃存。由于環(huán)境因素的影響，MEMS IMU標度因數(shù)轉換所需的參數(shù)會發(fā)生變化，需要進行重復標定，通常重復標定前需要更改DSP軟件， 使MEMS IMU恢復電信號輸出，然后進行標定試驗，重新計算參數(shù)并更改DSP軟件中相應值，最后將軟件更改為標定后輸出的狀態(tài)，獲得角速度和加速度信號。每一次重復標定都需要這個“改軟件一重新標定一計算參數(shù)一改軟件”過程。因此，上述MEMS IMU重復多次標定的方法在實際應用中存在的難點(1)如何減少重新標定時對軟件的依賴，避免多次改軟件引入錯誤風險；( 如何設計重復標定的方法，使重復標定簡單便捷，適用于批量產品。

發(fā)明內容
本發(fā)明的技術解決問題克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種可靠性和效率更高的 MEMS IMU多次標定方法，解決傳統(tǒng)方法中進行重復標定前需要修改嵌入式軟件的問題，減少對軟件的依賴，能夠有效防止更改軟件引入錯誤風險，簡單便捷，適用于批量MEMS IMU產品的重復標定。本發(fā)明的技術解決方案一種適用于MEMS IMU重復多次標定的方法，其特征在于通過重復標定獲得對原始標定參數(shù)的修正系數(shù)，包括以下步驟(1)升級原始修正系數(shù)將MEMS IMU恢復到出廠設置；(2) MEMS IMU重復標定對陀螺和加速度計分別進行重新標定；(3)獲得新的修正系數(shù)計算出對陀螺和加速度計標定參數(shù)進行修正的新系數(shù)， 將新系數(shù)寫入二進制文件；(4)升級新的修正系數(shù)MEMS IMU升級包含新系數(shù)的二進制文件，將新系數(shù)二進制文件寫入閃存；(5)MEMS IMU上電后，讀取閃存中的新修正系數(shù)，修正各項標定參數(shù)，獲得更準確的角速度和加速度輸出。所述步驟(1)升級原始修正系數(shù)的實現(xiàn)步驟如下a、MEMS IMU加電后，接收上位機發(fā)送的升級指令，如果接收到升級指令則進入步驟b，如果沒有接收到升級指令則進入正常工作流程；b、MEMS IMU響應升級指令，進入升級狀態(tài)，接收升級系數(shù)；C、判斷升級系數(shù)是否接收完整，沒有接收完整則繼續(xù)接收，接收完整則轉入下一
止
少；d、MEMS IMU將接收到的原始修正系數(shù)進行校驗后，將原始修正系數(shù)寫入閃存。所述步驟(4)升級新的修正系數(shù)的實現(xiàn)步驟如下a、MEMS IMU加電后，接收上位機發(fā)送的升級指令，如果接收到升級指令則進入步驟b，如果沒有接收到升級指令則進入正常工作流程；b、MEMS IMU響應升級指令，進入升級狀態(tài)，接收升級系數(shù)；C、判斷升級系數(shù)是否接收完整，沒有接收完整則繼續(xù)接收，接收完整則轉入下一
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少；d、MEMS IMU將接收到的新的修正系數(shù)進行校驗后，將新的修正系數(shù)寫入閃存。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于(I)MEMS IMU重復多次標定時只需先升級固定的原始修正系數(shù)二進制文件，然后直接進行標定試驗，無需修改嵌入式軟件使其恢復到原始值輸出。降低了對軟件的依賴程度，避免了修改軟件引起的錯誤風險，提高了現(xiàn)有技術的安全性。(2)使用外部指令來控制MEMS IMU進行新修正系數(shù)升級，與外部總線輸入輸出數(shù)據(jù)的接口與MEMS IMU實現(xiàn)其正常功能的接口通用，簡單便捷，適用于批量MEMS IMU產品的重復標定和修正系數(shù)升級，提高了現(xiàn)有技術的效率。(3)在MEMS IMU進行修正系數(shù)升級過程中出現(xiàn)任何問題，升級將停止?？梢詫?MEMS IMU上電復位后重新開始升級流程，升級未成功不會對升級流程產生影響，提高了現(xiàn)有技術的可靠性。


圖1為本發(fā)明的MEMS IMU重復多次標定方法流程圖；圖2為重復標定時升級修正系數(shù)主函數(shù)流程圖；圖3為重復標定時升級修正系數(shù)控制函數(shù)流程圖。
具體實施例方式適用于MEMS IMU多次標定的方法用于對MEMS IMU進行重復、多次的標定，其目的是可靠、高效地對MEMS IMU進行重復標定。本發(fā)明的特點在于1、可多次對MEMS IMU進行重復標定，計算出標定參數(shù)的修正系數(shù)，而無需對軟件進行更改；2、根據(jù)外部指令來控制 MEMS IMU進行修正系數(shù)升級，與外部總線輸入輸出數(shù)據(jù)的接口與MEMS IMU實現(xiàn)其正常功能的接口通用，簡單便捷，適用于批量MEMS IMU產品的重復標定和系數(shù)升級。3、在MEMSIMU 進行系數(shù)升級過程中出現(xiàn)任何問題，升級將停止。可以將MEMS IMU上電復位后重新開始升級流程。如圖1所示，為本發(fā)明的適用于MEMS IMU多次標定的方法，包括下列步驟1、升級原始修正系數(shù)文件主要是為將MEMS IMU恢復到出廠設置。通過外部指令控制MEMS IMU升級原始修正系數(shù)的參數(shù)文件，將包含原始修正系數(shù)的二進制文件寫入閃存。所述的原始系數(shù)文件為一固定的二進制文件，MEMS IMU出廠時由廠家提供。如圖2所示，MEMS IMU上電后，進行原始修正系數(shù)升級，升級過程如下a、MEMS IMU加電后，接收上位機發(fā)送的升級指令，如果接收到升級指令則進入步驟b，如果沒有接收到升級指令則進入正常工作流程；b、MEMS IMU響應升級指令，進入升級狀態(tài)，接收升級系數(shù)；C、判斷升級系數(shù)是否接收完整，沒有接收完整則繼續(xù)接收，接收完整則轉入下一
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少；d、MEMS IMU將接收到的原始修正系數(shù)進行校驗后，將原始修正系數(shù)寫入閃存。按所述步驟進行升級時，如果升級失敗，需將MEMS IMU重新上電，然后按所述步驟重新開始升級流程。上位機對MEMS IMU的控制流程如圖3所示。以微機械陀螺為例，出廠時MEMS IMU的陀螺的原始修正系數(shù)為K1, Id1 (K1 = 1，ID1 =0)，假設此時陀螺輸入為ω” Coi經過前期各項標定試驗計算出的標定參數(shù)轉換后輸出 ω a，coa為未經過原始修正系數(shù)計算的值。陀螺的輸出值ω。為0^經過原始修正系數(shù)計算后輸出COo = K1COJb1..............................(1)如果陀螺標定參數(shù)準確，則ω。= coa Coi,以一組試驗數(shù)據(jù)為例，ω j = {-200，-100, -50,0,50,100，200}，(Oa= {-200. 11，-100. 06，-50. 01，-0. 006，50. 02，100. 06，200. 08}ω。= {-200. 11，-100. 06，-50. 01，-0. 006，50. 02，100. 06，200. 08}，輸出誤差小于1%。。如果陀螺參數(shù)發(fā)生了變化，Qi和coa有較大誤差，而此時ω。 = a。以一組試驗數(shù)據(jù)為例，ω j = {-200，-100, -50,0,50,100，200}，(Oa= {-200. 5，-100. 3，-50. 18，0. 1，50. 16，100. 32，200. 62}ω。= {-200. 5，-100. 3，-50. 18，0. 1，50. 16，100. 32，200. 62}則公式1中的K1, Id1參數(shù)已經不能準確修正陀螺輸出；2、MEMS IMU重新標定對MEMS IMU中陀螺儀與加速度計進行重復標定。標定方法有很多，例如靜態(tài)多位置試驗方法、角速率試驗方法和分度頭試驗方法。針對不同量程和要求的MEMS IMU可以選擇適合的標定試驗方法。以微機械陀螺重新標定為例，采用角速率試驗方法，利用轉臺給MEMS IMU輸入一系列標稱的角速度= 1，2，…，η)，將獲得一系列相應的MEMS IMU輸出值ωο( = 1, 2，…，η)。以一組試驗數(shù)據(jù)為例，ω j = {-200，-100, -50,0,50,100，200}，(Oa= {-200. 5，-100. 3，-50. 18，0. 1，50. 16，100. 32，200. 62}ω。= {-200. 5，-100. 3，-50. 18，0. 1，50. 16，100. 32，200. 62}3、獲得新的修正系數(shù)計算出對陀螺和加表標定參數(shù)進行修正的新系數(shù)，將新系數(shù)寫入二進制文件。下面以上述陀螺重新標定的數(shù)據(jù)為例計算陀螺的標定參數(shù)修正系數(shù)。計算的目的是使得ω。 Coi，提高MEMS IMU的測量精度。
將0^看做輸入，《?？醋鲚敵?，通過1和1^的修正使得ω。たω 0可以按下式 計算coo = K:coa+bu.......................................(2)式中，ω。--對應轉臺給定每一標稱輸入時的陀螺輸出，° /s;Κω-陀螺標度因數(shù)修正系數(shù)，無量綱；未經過Κω和修正系數(shù)計算的輸出，° /s;K-陀螺標定零位修正系數(shù)，°ム。由下式計算各個系數(shù)
權利要求
1.一種適用于MEMS IMU重復多次標定的方法，其特征在于通過重復標定獲得對原始標定參數(shù)的修正系數(shù)，包括以下步驟(1)升級原始修正系數(shù)將MEMSIMU恢復到出廠設置；(2)MEMS IMU重復標定對陀螺和加速度計分別進行重新標定；(3)獲得新的修正系數(shù)計算出對陀螺和加速度計標定參數(shù)進行修正的新系數(shù)，將新系數(shù)寫入二進制文件；(4)升級新的修正系數(shù)MEMSIMU升級包含新系數(shù)的二進制文件，將新系數(shù)二進制文件寫入閃存；(5)MEMSIMU上電后，讀取閃存中的新修正系數(shù)，修正各項標定參數(shù)，獲得更準確的角速度和加速度輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于MEMSIMU重復多次標定的方法，其特征在于所述步驟(1)升級原始修正系數(shù)的實現(xiàn)步驟如下a、MEMSIMU加電后，接收上位機發(fā)送的升級指令，如果接收到升級指令則進入步驟b， 如果沒有接收到升級指令則進入正常工作流程；b、MEMSIMU響應升級指令，進入升級狀態(tài)，接收升級系數(shù)；c、判斷升級系數(shù)是否接收完整，沒有接收完整則繼續(xù)接收，接收完整則轉入下一步；d、MEMSIMU將接收到的原始修正系數(shù)進行校驗后，將原始修正系數(shù)寫入閃存。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于MEMSIMU重復多次標定的方法，其特征在于所述步驟(4)升級新的修正系數(shù)的實現(xiàn)步驟如下a、MEMSIMU加電后，接收上位機發(fā)送的升級指令，如果接收到升級指令則進入步驟b， 如果沒有接收到升級指令則進入正常工作流程；b、MEMSIMU響應升級指令，進入升級狀態(tài)，接收升級系數(shù)；c、判斷升級系數(shù)是否接收完整，沒有接收完整則繼續(xù)接收，接收完整則轉入下一步；d、MEMSIMU將接收到的新的修正系數(shù)進行校驗后，將新的修正系數(shù)寫入閃存。
全文摘要
一種適用于MEMS IMU重復多次標定的方法，包括以下步驟(1)升級原始修正系數(shù)將MEMS IMU恢復到出廠設置；(2)MEMS IMU重復標定對陀螺和加速度計分別進行重新標定；(3)獲得新的修正系數(shù)計算出對陀螺和加速度計標定參數(shù)進行修正的新系數(shù)，將新系數(shù)寫入二進制文件；(4)升級新的修正系數(shù)MEMS IMU升級包含新系數(shù)的二進制文件，將新系數(shù)二進制文件寫入閃存；(5)MEMS IMU上電后，讀取閃存中的新修正系數(shù)，修正各項標定參數(shù)，獲得更準確的角速度和加速度輸出。本發(fā)明解決傳統(tǒng)方法中進行重復標定前需要修改嵌入式軟件的問題，減少對軟件的依賴，簡單便捷，適用于批量MEMS IMU產品的重復標定。
文檔編號G01C25/00GK102538824SQ20111046084
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權日2011年12月29日
發(fā)明者劉海濤, 唐珊珊, 汪守利, 王磊 申請人:北京遙測技術研究所, 航天長征火箭技術有限公司