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1、2016年4月宇航计测技术Apr.,2016第36卷第2期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementVol.36,No.2試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試文章编号:1000-7202(2016)02-0037-05中图分类号:TH824文献标识码:A基于非线性变换的加速度计误差标定与补偿刘艳霞方建军宋玉秋孙建(北京联合大学自动化学院电气与控制工程系,北京100101)摘要为提高三轴加速度计测量精度,分析其误差来源和产生机理,建立了误
2、差模型;根据误差模型和重力场幅值不变特性,推导出非线性观测方程。引入两个未知的参数向量,通过数学变换把非线性观测方程变形为关于新未知参数的线性方程;然后采用批量最小二乘法求出新的未知参数,并根据误差模型参数和新未知参数之间的关系,利用逆解析运算求出对应的零点偏差、灵敏度误差和三轴不正交误差。实验结果表明,加速度计正负误-32差峰值间距可以减小100倍左右,精度可达10m/s,并具有很好的可重复性。该方法算法效率较高,补偿效果显著。关键词加速度计非线性变换批量最小二乘法ErrorCalibrationandCompensationofTh
3、ree-axisAccelerometerBasedonNonlinearTransformLIUYan-xiaFANGJian-junSONGYu-qiuSUNJian(Departmentofelectrical&controlengineering,CollegeofAutomation,BeijingUnionUniversity,Beijing100101)AbstractInordertoimprovethethree-axisaccelerometer′smeasurementaccuracy,anerrormodelis
4、establishedbasedonitserrorsourceandproducingmechanism.Nonlinearobservationequationisde-ducedbytheerrormodelandconstantamplitudeofgravityfield.Throughintroducedtwounknownpa-rametervectors,nonlinearobservationequationismathematicallyconvertedintoalinearformrelativetonewunk
5、nownparameter.Thenbatchleast-squaremethodisusedtoestimatethenewunknownparame-ters.Biases,scalefactorsandnonorthogonalerroraresolvedbyinverseanalyticarithmetic.Theexperi-mentalresultsshowthatthemaximumerrorofaccelerometercanbereducedabout100timesandtheac--32celerometeracc
6、uracycanreach10m/s.Experimentshavegoodrepeatability.Themethodisahighef-ficiencybatchleast-squaremethodandthecompensationeffectisremarkable.KeywordsAccelerometerNonlineartransformationBatchLeastsquaremethod收稿日期:2015-08-24,修回日期:2015-11-12基金项目:北京市自然科学基金资助项目(4142018);北京市教委面上
7、项目(KM201511417004);北京联合大学启明星大学生科技创新项目(201511417011)作者简介:刘艳霞(1976-),女,副教授,博士研究生,主要研究方向:传感器技术、信号与处理、智能控制。·38·宇航计测技术2016年1引言差、灵敏度误差和三轴不正交误差。零位误差指无加速度输入时,因制造误差加速度计也会有一定非[10]果蔬采摘机器人需要借助加速度传感器感知姿零伏的输出电压。可表示为态信息(横滚角,俯仰角等),从而实现平衡控制。g=[ggg]T(1)00x0y0z霍尼韦尔QA-160T型石英挠性加速度计具有机械式中:g,
8、g,g———分别为三轴加速度计在x轴、0x0y0z性能稳定、内耗小、迟滞小、漂移小,价格低等优势,y轴和z轴的零位偏差;T———矩阵的转置。则广泛应用于机器人位姿控制、惯性导航等领域。加速度传感器的精度一般
