[发明专利]一种陀螺仪温度漂移误差的在线估计及补偿方法

权利要求书

1.一种陀螺仪温度漂移误差的在线估计及补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)考虑温度对陀螺仪输出角速度的影响，构建零偏-温度n阶误差模型；

2)采用卡尔曼滤波估计得到零偏-温度n阶误差模型中的参数，包括比例系数k_n以及零偏ε；

3)当GPS信号中断时，采用参数估计后的零偏-温度n阶误差模型对陀螺仪输出角速度进行在线补偿。

2.根据权利要求1所述的一种陀螺仪温度漂移误差的在线估计及补偿方法，其特征在于，所述的步骤1)中，零偏-温度n阶误差模型的表达式为：

其中，为陀螺仪输出的角速度，为补偿后的角速度，Tⁿ为温度T的n次方，用以表示误差随温度变化拟合的曲线，对于不同型号的陀螺仪，对应的n的取值不同，k_n为比例系数，且n取不同值时k_n取值也不完全相同。

3.根据权利要求1所述的一种陀螺仪温度漂移误差的在线估计及补偿方法，其特征在于，所述的步骤2)中，采用卡尔曼滤波估计零偏-温度n阶误差模型中的参数，系统状态向量X表示为：

X＝[x ε k₁ k₂ k₃...k_n-1 k_n]

其中，x表示根据实际模型确定的参数估计量。

4.根据权利要求3所述的一种陀螺仪温度漂移误差的在线估计及补偿方法，其特征在于，所述的步骤2)中，系统的状态方程为：

其中，上标·表示求导。

5.根据权利要求4所述的一种陀螺仪温度漂移误差的在线估计及补偿方法，其特征在于，所述的步骤2)中，系统的测量方程为：

6.根据权利要求5所述的一种陀螺仪温度漂移误差的在线估计及补偿方法，其特征在于，在采用卡尔曼滤波估计零偏-温度n阶误差模型参数的过程中，系统状态转移矩阵为：

系统量测矩阵为：

H₁＝[B 1 1…1 1]

计算状态预测为：

状态下一步预测均方误差矩阵为：

滤波增益向量为：

状态估计向量更新具体为：

状态估计均方误差更新具体为：

p₁＝(I-K₁H₁)p_1/0

其中，A，B均为状态矩阵，Q₁表示状态方程过程噪声方差矩阵，表示系统状态预测值，φ₀为上一时刻系统状态转移矩阵，为上一时刻的系统状态预测值，为当前时刻的系统状态预测值，p_1/0表示协方差矩阵的预测值，p₁表示当前时刻的协方差矩阵，K₁为卡尔曼滤波增益，R₁表示测量过程噪声方差矩阵，Z₁表示通过GPS测量得到的当前时刻的系统观测量，I为单位矩阵。

7.根据权利要求1所述的一种陀螺仪温度漂移误差的在线估计及补偿方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

4)将补偿后的角速度进行一次积分得到姿态角参数。

8.根据权利要求1所述的一种陀螺仪温度漂移误差的在线估计及补偿方法，其特征在于，所述的步骤2)中，当GPS信号未发生中断时，进行卡尔曼滤波估计得到当前时刻对应的比例系数k_n以及零偏ε，并进行实时更新，在GPS信号发生中断的时刻，则采用中断前一时刻的比例系数k_n以及零偏ε进行补偿。