基于椭球假设的三轴加速度计误差标定与补偿.pdf

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1、52传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第6期基于椭球假设的三轴加速度计误差标定与补偿刘艳霞，方建军，杨清梅(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，根据其误差来源和产生机理，建立了误差模型；通过对误差模型分析，指出三轴加速度计输出轨迹符合椭球假设，提出一种椭球拟合法确定误差模型，实现对加速度计误差补偿。三轴加速度计捷联安装到三自由度转台进行误差标定和补偿，实验结果表明：加速度计最大、最小绝对误差可以减小100倍左右，精度达到10m／s。该方法对采集数据的姿

2、态没有太高要求，补偿效果显著，简单易行。关键词：加速度计；椭球假设；三自由度转台；最小二乘法中图分类号：TP212．9文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)06-0052-03Three．axisaccelerometererrorcalibrationandcompensationbasedonellipsoidhypothesisLIUYan—xia，FANGJian-jun，YANGQing—mei(DepartmentofElectrical&ControlEngineering，CollegeofAutomation，BeijingUnionUniver

3、sity，Beijing100101，China)Abstract：Inordertoimprovemeasurementprecisionofthree—axisaceelerometer．establisherrormodelbasedonitserrorsourceandproducingmechanism；throughanalysisonerrormodel，pointoutthatoutputtrajectoryofthree一,axisaccelerometeraccordswithellipsoidhypothesisanellipsoidfittingmetho

4、disputforwardtodetermineerror，modelandrealizeaccelerometererrorcompensation．Three—axisaccelerometerisstrapdowninstalledtothree—DoFturntableforerrorcalibrationandcompensation，andexperimentalresultsshowthatthemaximumandminimumabsoluteerrorofaccelerometercanbereducedabout100timesandtheaccelerome

5、terprecisioncanreach10一。m／S．Themethodissimpleandfeasiblebecauseofitslowattituderequirementsforgatheringdata，inaddition，thecompensationeffectisremarkable．Keywords：accelerometer；ellipsoidhypothesis；three—DoFturntable；theleastsquaremethod0引言乘法求解误差模型参数，对加速度计误差进行补偿。该方加速度计是果蔬采摘机器人控制必不可少的传感器。法对不同位置时

6、姿态角精度要求较高，姿态误差会大大影机器人借助加速度计掌握姿态信息(横滚、俯仰)，控制姿ninon速度计误差参数计算和补偿精度。态，保持平衡，并做出相应的动作。果蔬采摘机器人采用霍本文提出一种基于椭球假设的三轴加速度计误差标定尼韦尔生产的QA-160T型石英挠性加速度计，它具有机械和补偿方法，数据采集时只需要传感器姿态在三维空间大性能稳定、内耗小、迟滞小、漂移小、价格低等优势，成为一致均匀分布即可。种十分有发展前景的挠性加速度计。文献[1]对石英加速1加速度计误差模型度计的动态性能进行了测试，结果表明：加速度计的输出曲三轴加速度计由于制造工艺的限制存在零位误差、灵线电包括常值偏差

7、、周期振荡误差和白噪声。文献[2]利敏度误差和三轴不正交误差。零位误差指无加速度输入用l6位置翻转法对加速度计误差进行标定和补偿。真实时，因制造误差加速度计也会有一定非零伏的输出电加速度采用不同位置时重力加速度在三轴上的投影，利用压J，可表示为这l6组投影数据和加速度计的l6组输出值，通过最小二g0ggg0r．(1)收稿日期：2014-03-28基金项目：北京市自然科学基金资助项目(4142018)；北京联合大学启明星大学生科技创新项目(201411417SJ014)；北京联合大