[发明专利]一种确定陀螺仪零偏误差的方法、装置及包括该装置的系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及陀螺仪，具体地涉及确定陀螺仪零偏误差的方法、装置及包括该装置的系统。

背景技术

陀螺仪，也称为角速度计，通常用于检测旋转的角速度和角度。陀螺仪按照构成和原理的不同大体上可以分为传统的机械式陀螺、精密光纤陀螺、激光陀螺和微机械陀螺等。传统的机械式陀螺、精密光纤陀螺、激光陀螺已经在航空、航天及其他军事领域广泛应用于导航、制导与控制系统中。微机械陀螺由于容易小型化、成本低等特点而广泛应用于消费电子领域，例如在数码相机中用于稳定图像、用于惯性空中鼠标等。

然而在实际应用中，陀螺仪通常存在零偏现象，即在静止状态下陀螺仪的输出不为零。图1示出了陀螺仪存在零偏的一个例子，如图所示，在被静止放置的情况下，陀螺仪的Y轴输出不为零，在大约0至-2DPS(degree per second)的范围内漂移，平均值大约为-1.07DPS。如果不补偿该零偏误差，将会影响采用该陀螺仪的系统的精度。例如，空中鼠标通常基于陀螺仪的角速度输出XY坐标信号，如果陀螺仪的静态输出不为零，该空中鼠标在屏幕上的光标将总是处于漂移或抖动状态。又例如，AHRS系统(姿态和航向基准系统)基于陀螺仪的输出而显示飞机航向角、俯仰角、倾斜角等姿态信息。如果陀螺仪的零偏没有得到补偿，该AHRS系统所提供过的姿态信息可能不够精确。因此，需要对陀螺仪的零偏误差进行补偿。

一种已知的补偿方法是将陀螺仪静止放置，记录该陀螺仪的当前输出，将该当前输出作为陀螺仪的零偏并且在后续的过程中将该零偏从陀螺仪的实际输出中扣除。然而，该方法存在以下问题：其获取的当前输出可能包括偏离了零偏真实值较多的噪声信号，从而得到的零偏是不准确的。另一种已知的补偿方法是设定阈值，只有当陀螺仪的输出超过该阈值时才有相应的输出，否则保持静止。然而该方法的缺点是无法用于要求高精度的场合。

此外，陀螺仪的零偏值还可能随着环境温度等因素的改变而产生变化。图2示出了在静止情况下某种型号的陀螺仪的X轴输出随环境温度变化的曲线。由图2可见，当温度上升35℃，陀螺仪的X轴输出漂移8DPS。

发明内容

针对上述问题中的一个或多个：

一方面，本发明提供一种确定陀螺仪零偏误差的方法，包括以下步骤：a.获取陀螺仪的一组输出；b.确定所述输出的离散度；c.判断所述离散度是否满足预定条件，并且基于所述判断结果执行步骤d或e；d.当所述离散度满足预定条件时，将所述输出的平均值确定为所述陀螺仪的零偏误差；e.当所述离散度不满足所述预定条件时，获取所述陀螺仪的另一组输出，并且对所述另一组输出重复执行上述步骤b至c。

另一方面，本发明提供了另一种确定陀螺仪零偏误差的方法，包括以下步骤：a.获取陀螺仪的一组输出；b.确定所述输出的离散度；c.判断所述离散度是否满足预定条件，并且基于所述判断结果执行步骤d或e；d.当所述离散度满足预定条件时，将所述输出的平均值确定为所述陀螺仪的零偏误差，并基于所述离散度更新所述预定条件，继而执行步骤f；e.当所述离散度不满足所述预定条件时，直接执行步骤f；f.获取所述陀螺仪的另一组输出，并且对所述另一组输出重复执行所述步骤b至f。

上文已经概括而非宽泛地给出了本公开内容的特征。本公开内容的附加特征将在此后描述，其形成了本发明权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，可以容易地使用所公开的构思和具体实施方式，作为修改和设计其他结构或者过程的基础，以便执行与本发明相同的目的。本领域技术人员还应当理解，这些等同结构没有脱离所附权利要求书中记载的本发明的主旨和范围。

附图说明

为了更完整地理解本公开以及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中：

图1示出了存在零偏的陀螺仪在静止情况下的Y轴输出；

图2示出了在静止情况下陀螺仪的X轴输出随环境温度的变化；

图3示出了根据本发明的一个方面的确定陀螺仪零偏误差的方法的一个实施例的流程图；

图4示出了图3所示的实施例的一个变化例的流程图；

图5示出了图3的相邻两组输出的样本点的一个例子；

图6示出了图3的相邻两组输出的样本点的另一个例子；

图7示出了根据本发明的一个方面的确定陀螺仪零偏误差的方法的另一个实施例的流程图；

图8示出了图7所示的实施例的一个变化例的流程图；

图9示出了图7所示的实施例的另一个变化例的流程图；

图10示出了图7所示的实施例的另一个变化例的流程图；