[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有效

专利信息
申请号: 202110362582.8 申请日: 2021-04-02
公开(公告)号: CN113203429B 公开(公告)日: 2022-11-18
发明(设计)人: 熊璐;朱周麟;谢智龙;陆逸适;陈梦源;王添;沈翔翔;朱佳琪;高乐天;宋舜辉 申请(专利权)人: 同济大学
主分类号: G01C25/00 分类号: G01C25/00
代理公司: 上海科盛知识产权代理有限公司 31225 代理人: 杨宏泰
地址: 200092 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 陀螺仪 温度 漂移 误差 在线 估计 补偿 方法
【说明书】:

发明涉及一种陀螺仪温度漂移误差的在线估计及补偿方法,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kn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。与现有技术相比,本发明考虑到了陀螺仪工作时温度带来的误差,具有实用性强、计算量小、估计精度高等优点。

技术领域

本发明涉及陀螺仪检测领域,尤其是涉及一种陀螺仪温度漂移误差的在线估计及补偿方法。

背景技术

陀螺仪是用来测量或者维护方位和角速度的设备,其旋转轴可以不受影响的设定在任何方向,当旋转发生时,根据角动量守恒定理,该轴的方向不受支架倾斜或旋转的影响。

陀螺仪在惯性导航系统中应用十分广泛,而导航注重定位精度,因此陀螺仪的精度问题受到广泛关注,但考虑现实情况下,由于机械的限制等不可避免的原因,导致陀螺仪不可避免地会产生误差,不仅如此,由温度使陀螺仪产生的误差也会随时间不断累积,这样就会出现一个问题,即长时间使用陀螺仪的话,误差就会不断累加,导致定位精度变得极差。为了解决陀螺仪的这个问题,目前的解决方案是进行离线估计并进行补偿,但在实际操作过程中比较耗费时间,因此,有必要对陀螺仪的温度误差进行准确估计。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种陀螺仪温度漂移误差的在线估计及补偿方法,该考虑了温度带来的误差,提供了更为全面的误差模型,有助于降低惯导系统的误差,提高姿态估计精度。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:

一种陀螺仪温度漂移误差的在线估计及补偿方法,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kn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。

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(近似于幂指曲线),对于不同型号的陀螺仪,对应的n的取值不同,kn为比例系数,且n取不同值时kn取值也不完全相同。

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 ... kn-1 kn]

其中,x表示根据实际模型确定的参数估计量。

所述的步骤2)中,系统的状态方程为:

其中,上标·表示求导。

=所述的步骤2)中,系统的测量方程为:

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]

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