低成本三轴微数字陀螺仪标定方法及实验研究.pdf

《低成本三轴微数字陀螺仪标定方法及实验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2014年仪表技术与传感器2014第7期InstrumentTechniqueandSensorNo．7低成本三轴微数字陀螺仪标定方法及实验研究陈瑜，张铁民，(1．华南农业大学工程学院，广东广州510642；2．机器人学国家重点实验室中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳110016)摘要：MEMS陀螺仪价格低廉但是误差很大，因此需要对传感器性能参数进行测试和标定，以建立准确的输出数学模型来减少系统误差。文中通过MEMS陀螺仪的动态实验和摇摆实验，验证了所选用的MEMS三轴数字陀螺仪具有良好的动态速率跟踪和测试性能。给出了MEMS陀螺仪的输出数学模型，在此基础上，设计了MEMS三

2、轴数字陀螺仪的标定实验方案，并通过实验数据分析验证了该方法的正确性和有效性。关键词：MEMS三轴陀螺仪；标定；数学模型中图分类号：TH26文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)07—0048—04CalibrationMethodandExperimentStudyonLowCostMEMSGyroscopeCHENYur．ZHANGTie．min’(1．CollegeofEngineering，SouthChinaAgriculturalUniversity，Guangzhou510642，China；2．StateKeyLaboratoryofRobotic

3、s，ShenyangInstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences，Shenyang110016，China)Abstract：ThepriceofMEMSgyroscopeischeap，butthesensorischaracterizedbylargeerroYs．Therefore，inordertoreducesystematicerrors，weneedtotestandcalibratetheperformanceparametersofthesensortoestablishaccurateoutputmathema

4、ticalmode1．ThispaperpresentedtheMEMSgyroscopedynamicandrockingexperimentsandverifiedtheselectedthreeaxisdigitalMEMSgyroscopehasgooddynamicspeedtrackingandtestperformance．AndthenaccordingtotheoutputoftheMEMSgyromath—ematicalmodel，itdesignedtheschemeofcalibrationexperimentalofthethreeaxisdigit

5、algyro．Theexperimentaldatashowsthattheschemeiscorrectandeffective．Keywords：MEMSthreeaxisgyroscope；calibration；mathematicalmodel0引言目前，MEMS微陀螺及微加速度计等微惯性测量元件得到了巨大的发展。MEMS陀螺仪因其具有体积小、重量轻、可靠性高、测量范围大、成本低和适应环境能力强等优点，使其在姿态测控、武器制导、惯性导航、汽车电子等现代军事及民用领域内发挥着越来越重要的作用”。该课题组正在研究设计一套应用于高地隙农业移动作业平台的自动导航系统，为了实现

6、系统的小型化，低成本，并具有较高的精度，因此设计了基于图像处理系统、STM32单片机和MEMS器件的图像／INS(惯性导航系统)组合导航系统。图INS组合导航系统的性能依赖采集的图像质量和处理速度，当图像信号受到干扰或处理时延较大时则取决于INS误差的校正预测值。位置和速度误差主要由传感器的常值漂移、刻度因子误差、未对准角和传感器噪声决定。因此，在使用IMU(惯性测量单元)之前对其进行精确的标定过程是非常必要的j。由于各种干扰因素引起的误差会影响MEMS陀螺仪的工作精度，所以MEMS陀螺仪在使用前必须建立合理的误差数学模型，并对其误差系数进行实验标定，以设计准确的系统误差[萋]

7、=[蔓]+[差芝蔓][兰]c4，补偿方法，提高传感器的精度。1MEMS陀螺仪标定原理及数学模型根据捷联惯导系统解算模型的要求，陀螺仪的3个敏感轴基金项目：机器人学国家重点实验室开放课题资助项目(RL2012—002)收稿日期：2013—07—06收修改稿日期：2014—02—23InstrumentTechniqueandSensorJu1．2014(3)忽略转台的起始和停止阶段，求得在某输入角速率下MEMS陀螺仪输出的平均值作为该输入角速率值下的MEMS陀螺仪输出值，将实验数据填人对应表格