双轴数字陀螺仪及陀螺仪多层次误差补偿方法与流程

文档序号:11100468阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种双轴数字陀螺仪,其特征在于,包括主控模块、陀螺传感器、A/D转换模块、输出模块;所述陀螺传感器连接A/D转换模块,所述A/D转换模块、主控模块、输出模块依次连接;

所述陀螺传感器包括角速率感应传感器和温度传感器;所述角速率感应传感器用于感测陀螺旋转角速度,获得角速率数据,并将角速率数据发送至A/D转换模块;所述温度传感器,用于采集陀螺传感器的温度信号,并将温度信号发送至A/D转换模块;

所述A/D转换模块,用于接收角速率感应传感器和温度传感器发送的角速率数据和温度信号,并将所述角速率数据和温度信号输送到主控模块;

所述主控模块包括主控芯片、时钟电路、复位电路;所述时钟电路、复位电路分别与主控芯片连接,所述主控芯片接收A/D转换模块发送的角速率数据和温度信号,并将角速率数据进行第一次补偿算法,得出初始补偿角速率数据;并将补偿角速率数据和温度信号进行第二次补偿算法,得到最终补偿角速率数据;

所述输出模块连接主控模块,用于将二次补偿后的最终角速率数据输出。

2.根据权利要求1所述的一种双轴数字陀螺仪,其特征在于,所述陀螺传感器和A/D转换模块分别设置为两组,且分别设置在陀螺的X轴方向和Y轴方向,其中,所述陀螺传感器包括:X轴方向角速率感应传感器、X轴方向温度传感器、Y轴方向角速率感应传感器、Y轴方向温度传感器,其中,所述X轴方向角速率感应传感器、X轴方向温度传感器与X轴方向的A/D转换模块相连;所述Y轴方向角速率感应传感器、Y轴方向温度传感器与Y轴方向的A/D转换模块相连。

3.根据权利要求1所述的一种双轴数字陀螺仪,其特征在于,所述主控模块执行所述第一次补偿算法,具体包括以下步骤:

在常温下采集X轴、Y轴角速率数据,包括:采集多组预设时间范围的零位输出数据,根据预设时间梯度,对所述X轴、Y轴角速率数据进行数据平滑,求得平均值,然后利用各平均值求出各组平均值;

计算出量程范围内的各点平均测量值信息,使用最小二乘法将平均测量值拟合计算得到比例因子;

利用前面计算得到的比例因子得出其零位偏移,根据计算得到的比例因子和零位偏移建立系统补偿模型,得出角速率数据输出值。

4.根据权利要求3所述的一种双轴数字陀螺仪,其特征在于,所述第二次补偿算法具体包括以下步骤:

建立基于温度的陀螺温度漂移误差补偿模型;

在预设温度范围内根据预设温度梯度采集一组X轴、Y轴角速率的全量程数据,计算出各温度下的比例因子和零位偏移;

利用最小二乘法将比例因子和零位偏移拟合,得到比例因子与温度梯度的二次关系,零位偏移与温度的三次关系,进行二次补偿,得出各温度节点下的角速率数据。

5.一种陀螺仪多层次误差补偿方法,其特征在于,具体包括,

步骤S1,在常温下,利用陀螺仪的角速率感应传感器,采集X轴、Y轴角速率数据;

步骤S2,将采集的角速率数据进行A/D转换后并利用第一次补偿算法进行处理,得出补偿角速率数据;

所述第一次补偿算法的计算过程包括:

步骤S201,在常温下采集X轴、Y轴角速率数据;包括,采集多组预设时间范围的零位输出数据,根据预设时间梯度,对所述X轴、Y轴角速率数据进行数据平滑,求得平均值,然后利用各平均值求出各组平均值;

步骤S202,计算出量程范围内的各点平均测量值信息,使用最小二乘法将平均测量值拟合计算得到比例因子;

步骤S203,利用前面计算得到的比例因子得出其零位偏移,根据计算得到的比例因子和零位偏移建立系统补偿模型;

步骤S3,利用温度传感器采集温度信号,将温度信号和补偿角速率数据进行第二次补偿算法,并利用第二次补偿算法进行二次补偿,得出各温度节点下的角速率数据;

步骤S3中所述第二次补偿算法的计算过程包括:

步骤S301,建立基于温度的陀螺温度漂移误差补偿模型;具体包括,在预设温度范围内根据预设温度梯度采集一组X轴、Y轴角速率的全量程数据,计算出各温度下的比例因子和零位偏移;

步骤S302,利用最小二乘法将比例因子和零位偏移拟合,得到比例因子与温度梯度的二次关系,零位偏移与温度的三次关系;

步骤S303,根据拟合结果,建立基于温度的陀螺温度漂移误差补偿模型;进行二次补偿,得出各温度节点下的角速率数据。

6.根据权利要求5所述的一种陀螺仪多层次误差补偿方法,其特征在于,步骤S201中,采集X轴、Y轴角速率数据时,采集多组预设时间范围的零位输出数据,根据预设固定时间梯度,进行数据平滑,求得平均值,然后利用各平均值求出各组平均值。

7.根据权利要求5所述的一种陀螺仪多层次误差补偿方法,其特征在于,步骤S301中所述建立基于温度的陀螺温度漂移误差补偿模型时,采用在预设温度范围内根据预设的温度梯度采集一组X轴、Y轴角速率的全量程数据。

8.根据权利要求5所述的一种陀螺仪多层次误差补偿方法,其特征在于,所述角速率感应传感器和温度传感器共设有两组包括X轴方向角速率感应传感器、X轴方向温度传感器、Y轴方向角速率感应传感器、Y轴方向温度传感器,其中,所述X轴方向角速率感应传感器、X轴方向温度传感器与X轴方向的A/D转换模块相连;所述Y轴方向角速率感应传感器、Y轴方向温度传感器与Y轴方向的A/D转换模块相连。

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