三轴加速度传感器校正方法研究

三轴仪校准规程

三轴仪校准规程（实用版）目录1.三轴仪的概述2.三轴仪校准的必要性3.三轴仪校准的步骤4.三轴仪校准的注意事项5.三轴仪校准的优点正文【三轴仪的概述】三轴仪，又称为三轴加速度计，是一种能够同时测量物体在三个正交轴向上加速度的传感器。

这种传感器广泛应用于各种领域，如汽车安全气囊控制、手机陀螺仪、智能穿戴设备等。

【三轴仪校准的必要性】由于在使用过程中，三轴仪可能会受到温度、湿度、振动等因素的影响，导致其测量数据出现偏差。

因此，定期对三轴仪进行校准，以确保其测量数据的准确性，是十分必要的。

【三轴仪校准的步骤】三轴仪的校准步骤一般包括以下几个步骤：1.准备工作：首先，需要确保校准设备和工具的完备，如校准软件、校准仪等。

2.连接校准设备：将三轴仪与校准设备连接，并打开校准软件。

3.设置校准参数：根据三轴仪的型号和规格，设置相应的校准参数。

4.执行校准：运行校准软件，开始校准过程。

在校准过程中，三轴仪会根据校准设备的指令，进行一系列的加速度测量，并将测量结果与标准值进行比较，以此来调整其内部参数。

5.校准结果确认：校准完成后，需要对校准结果进行确认，如果校准结果在允许的误差范围内，则表示校准成功。

【三轴仪校准的注意事项】在进行三轴仪校准时，需要注意以下几点：1.确保校准环境稳定：避免在振动、温度变化大、电磁干扰强等环境中进行校准。

2.选择合适的校准设备：选择与三轴仪相匹配的校准设备，以保证校准的准确性。

3.校准过程中，避免触碰三轴仪：在校准过程中，避免触碰三轴仪，以免影响校准结果。

【三轴仪校准的优点】定期进行三轴仪校准，可以带来以下优点：1.提高测量准确性：通过校准，可以消除三轴仪的测量误差，提高其测量准确性。

2.保证设备正常运行：通过校准，可以确保三轴仪在正常工作范围内运行，避免因数据误差导致的设备故障。

三轴加速度数据处理方法

三轴加速度数据处理方法三轴加速度数据处理方法是通过对三轴加速度数据进行采集、预处理、滤波、特征提取等一系列处理，从而得到有效的加速度信息。

本文将介绍三轴加速度数据处理的一般步骤和方法，帮助读者更好地理解和应用。

一、采集数据首先，需要通过合适的传感器采集三轴加速度数据。

传感器可以是加速度计或者惯性测量单元（IMU）。

通过传感器可以获得物体在X、Y和Z方向上的加速度数据。

采集到的原始数据往往包含噪声和离群点，为了准确分析和提取加速度信息，需要对数据进行预处理。

预处理包括以下几个步骤：1. 数据去噪：采用滑动窗口平均、中值滤波等方法去除噪声。

2. 数据校正：校正因传感器误差而引入的偏移和尺度问题，通常使用校正公式或者标定方法进行校准。

3. 数据对齐：将不同传感器采集的数据对齐到统一的时间轴上，以便后续分析。

滤波是为了去除高频噪声和不必要的波动，保留有用的加速度信号。

常见的滤波方法包括：1. 低通滤波器：去除高频噪声，保留低频信号。

常用的低通滤波器有巴特沃斯滤波器、无限脉冲响应（IIR）滤波器等。

2. 高通滤波器：去除低频干扰，保留高频信号。

常用的高通滤波器有巴特沃斯滤波器、有限脉冲响应（FIR）滤波器等。

四、特征提取特征提取是从加速度数据中提取有用信息的关键步骤。

通过特征提取可以获得加速度数据的统计特性和模式，进而用于识别和分析。

常用的特征提取方法包括：1. 统计特征：如均值、方差、标准差等，可以反映加速度数据的集中趋势和离散程度。

2. 频域特征：通过对加速度数据进行傅里叶变换，获取频域信息，如能量谱密度、主频等，可以用于分析振动信号。

3. 时域特征：通过对加速度数据进行时间序列分析，提取波形特征，如峰值、波峰间隔、波形形状等，可以用于识别运动模式。

五、应用举例以下是一些三轴加速度数据处理方法在实际应用中的举例：1. 运动监测：通过分析加速度数据中的频域特征和时域特征，可以实现对人体运动状态的监测，如步态分析、睡眠检测等。

三轴加速度传感器的z敏感轴的校准算法

三轴加速度传感器的z敏感轴的校准算法一、引言三轴加速度传感器是一种常用的传感器，广泛应用于物联网、智能家居、自动驾驶等领域。

在使用三轴加速度传感器时，需要对其进行校准，以保证其测量结果的准确性。

本文将介绍三轴加速度传感器z敏感轴的校准算法。

二、三轴加速度传感器的工作原理三轴加速度传感器是一种基于微机电系统（MEMS）技术的传感器。

它通过测量物体在三个方向上的加速度来确定物体的运动状态。

具体来说，当物体发生运动时，会产生惯性力，这个惯性力可以被转化为电信号输出。

因此，通过测量这些电信号，就可以确定物体在各个方向上的加速度。

三、z敏感轴的校准算法1. 原理由于三轴加速度传感器是一种基于微机电系统（MEMS）技术的传感器，因此其精度受到许多因素的影响。

其中一个主要因素是温度变化。

由于温度变化会导致材料膨胀或收缩，从而影响到MEMS芯片中的加速度传感器，因此需要进行校准。

在进行z敏感轴的校准时，需要将传感器放置在水平面上，并保持不动。

此时，z敏感轴应该与重力方向垂直。

因此，通过测量z敏感轴上的加速度值来确定传感器是否处于垂直状态。

如果传感器没有处于垂直状态，则需要进行校准。

2. 步骤（1）将传感器放置在水平面上，并保持不动。

（2）读取z敏感轴上的加速度值。

（3）如果加速度值不为0，则需要进行校准。

（4）将传感器旋转一定角度，并记录旋转角度和对应的加速度值。

（5）重复步骤4，直到旋转360度。

（6）计算出每个角度对应的期望加速度值。

（7）使用拟合算法计算出校准系数。

（8）使用校准系数对原始数据进行修正。

3. 拟合算法在步骤7中，需要使用拟合算法计算出校准系数。

常用的拟合算法有线性回归、多项式回归、指数回归等。

这里介绍一种基于最小二乘法的拟合算法。

最小二乘法是一种常用的拟合算法，它通过最小化残差平方和来确定拟合函数的系数。

在z敏感轴的校准中，可以使用最小二乘法来确定校准系数。

假设有n个数据点，每个数据点的坐标为(xi,yi)，其中xi表示旋转角度，yi表示对应的加速度值。

基于三轴加速度计的多维力传感器静态自校正

角。将多维力传感器中集成三轴加速度计，校正过程中，在旋转施加着标准砝码的多维力传感器，测量力传感器的输出，同时通过三轴加速度计测量力传感器的旋转角度姿态，算得到砝码重力施加在传感器上的力向量，计最终自动地得到多维力传感器的校正矩阵。实验结果表明，该方法显著地提高了校正效率，但与通常的标定台校正方法相比，较正精度略低。关键词：力传感器；自校正；加速度计中图分类号：Ｈ２Ｔ８３文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：６．０４０４２
ｎｌｃｕｒｄａｔｍａｉａｌ．Ｅｐｒｍｅｔｅｕｔｐｏｅｔａｅｐｏｏｅｔｏａｍｐｏｅｔｅｃｌｒｔｎｅｆｉｎｌａｙａｑｉｕｏｔｌｅｃｙｘｅｉｎｓｌｒｖｔｈｒｐｓｄｍｅｈｄｃｎｉｒｖａｉａｉｆｃｅ－ｒｓｈｔｈｂｏｉ
维普资讯
第２９卷
第２期
仪器
仪表学报
Ｖ０．９Ｎｏ２１２．
Ｆｅ２８ｂ．０ｏ来自２００８年２月
ＣｉｅｅＪｕｎｌｏｃｅｔｉｎｔｍｅｔｈｎｓｏｒａｆＳｉｎｉｃＩｓｒｆｕｎ
（ｏｏｉｓｔｔ，ａｂｎｔｉｅｏｅｈｏｏｙＨｒｉ５０１ＣｉａＲｂｔｓｎｔｕｅＨｒｉｌｉｔＴｃｎｌ，ａｂｎ１００ｈｎ）ｃＩｉｎｓｔｔｆｇ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｔｔｕｏｃｌａｉｎｍｅｈｏｏｌｉａｉｏｃｅｓｒｉｒｓｎｅｓａｉａｔａｉｔｏｔｄｆｒｍｕｔ－ｘｓｆｒｅｓｎｏｓｐｅｅｔｄ．Ｔｎｌｓｂｔｅｒｖｔｎｃｂｒｈｅａｇｅｅｗｅｎｇａｉｙａｄｔｅｔｉｉｌａｃｌｒｍｅｅａｅｍｅｓｒｄｕｄｒｔｅａｃｌｒｍｅｅｔｔｃａｐｉａｉｎｃｎｉｏｈｒａａｃｅｅｏｔｒｃｎｂａｕｅｎｅｈｃｅｅｏｔｒｓａｐｌｔｏｄｔｎ．Ａｘｉｃｏｉｍｕｌ－ｉｏｃｔａｓｆｒｅｉｘｓｎｏｓｉｔｇａｅｎｔｅｔｉｉｌａｃｌｒｍｅｅ．Ｄｕｎｅｃｌｂａｉｎｐｏｅｓ，ｔｅｆｒｅｓｎｓｒｔａｓｅｅｔｄｗｉｅｓｒｉｎｅｒｔｄｉｒａａｃｅｅｏｔｒｈｘｉｒｇｔａｉｒｔｒｃｓｈｏｃｅｏｈｔｉｘｒｅｔｈｏｈａｋｎｗｎｍａｓｗｅｇｓｒｔｔｎ．Ａｎｅｏｔｕｓｏｅｆｒｅｓｎｓｒａｅｍｅｓｒｄｓｎｈｏｏｓｙ、ａｉｏｓｉｈｔｉｏａｉｇｄｔｕｐｔｆｔｏｃｅｏｒａｕｅｙｃｒｎｕｌ．Ａｔｓｍｅｔｍｅ，ｔｅｈｈｈｒｔｔｎｌｓｏｈｏｃｅｓｒａｅｍｅｓｒｄｕｓｎｒａｉｌａｃｌｒｍｅｅｓｔｅｆｒｅｓｎｏｒｅｔｔｏ．Ｔｅｅｏａｉａｇｅｆｔｅｆｒｅｓｎｏｒａｕｅｉｇｔｉａｃｅｅｏｔｒａｏｃｅｓｒｏｎａｉｎｈｎｔｎｇｘｈｉｈｆｒｅｅｅｅｎｔｅｆｒｅｓｎｏｙｔｅｗｅｇｔｉｏｕｅｈｅｃｌｂａｉｎｍａｒｘｏｈｌｉａｉｏｃｅｓｒｉ－ｏｃｘｒｄｏｈｏｃｅｓｒｂｈｉｈｓｃｍｐｔｄ．Ｔａｉｒｔｔｆｔｅｍｕｔ－ｓｆｒｅｓｎｏｓｆｔｏｉｘｉ

三轴磁敏传感器误差分析与校正研究

根据式（１０）的格式要求，构造训练数据集｛ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ）｝羔。 ∈帮×Ｒ，并代入如图２所示的神经网络结构中进行训练，其中，学习因子０ｔ＝０．０１，训练次数设为５０。经过迭代后，网络收敛情况如图３所示。
Ⅳ主（，）膏；（ｆ）Ｈｒ（ｒ）Ｈ，（，）Ｈｆ（ｆ）Ｈｚ（，）ＨＹｔｎＨＺｔｆ） ⅣⅣ（ｆ）Ｈｒ（ｆ） Ⅳｚ（Ｏ
不妨设理想磁强计的３个等效磁轴正交且分别安装在ＯＸ，ＯＹ和ＯＺ，而实际三轴磁敏传感器的３个等效磁轴小町能完全正交¨ｏ，不妨设其三轴分别为ＯＸ’，ＯＹ’和ＯＺ’，并使举标轴ＯＺ与ＯＺ７重合，且坐标面ＹＯＺ与Ｙ＇ＯＺ’共面。记ＯＹ与ＯＹ’之间的夹角为卢，ＯＸ轴与Ｘ’ＯＹ’面的夹角为ｙ，与Ｘ７０Ｚ’面的夹角为ｄ。则实际磁敏传感器三轴ＯＸ’，ＯＹ’和ＯＺ＇－与理想正交三轴ＯＸ，ＯＹ和ＯＺ的宅间对应关系如图１所示。
ｅｓｔａｂｈｓｈｅｄ．Ｔｈｅｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｅｒｒｏｒｍｏｄｅｌｉｓ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｒｉ－ａｘｉａｌ
ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒｓｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｇｒｅａｔｌｙａｆｔｅｒａｄａｐｔｉｖｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒｉ—ａｘｉａｌｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ；ｄｉｖｅｒｓｉｏｎａｒｙｅｒｒｏｒ；ａｄａｐｔｉｖｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ；ｎｏｎｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｉｔｙ
ＲＡＭ与Ｅ２ＰＲＯＭ中的数据交换。在ＣＰＵ卡读写过程中射频读
（下转第１９页）
万方数据
基于ＳｏＣ的单相ＣＰＵ卡预付费电能表的研制
·１９·
用户卡选用Ｍｉｆａｒｅ１ＩＣ射频卡，内部集成有ＣＰＵ芯片，具备数据分析处理能力，能对数据进行加密解密处理，ＡＴｒ７０２３与智能卡数据通信过程如下：ＡＴｒ７７０２３先传指令给智能卡内的ＣＰＵ，由ＣＰＵ根据其内部ＲＯＭ中的ｃｏｓ（卡片操作系统）对指令进行解释。确认读写设备的合法性后，允许射频读写设备与ＣＰＵ卡建立连接；建立连接后，ＥＳＡＭ和用户卡内部的ＲＡＭ进行数据通信，然后用户卡在其内部ＣＰＵ的控制下完成用户卡

三轴加速度计的精度调整装置与调整方法[发明专利]

[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101685102A [43]公开日2010年3月31日[21]申请号200910106725.8[22]申请日2009.04.17[21]申请号200910106725.8[71]申请人幻音科技(深圳)有限公司地址518057广东省深圳市南山区高新技术产业园南区深港产学研基地西座708室共同申请人幻音数码有限公司[72]发明人陈继健马楚天 [74]专利代理机构广州华进联合专利商标代理有限公司代理人曾旻辉[51]Int.CI.G01P 21/00 (2006.01)权利要求书 3 页说明书 10 页附图 4 页[54]发明名称三轴加速度计的精度调整装置与调整方法[57]摘要一种调整三轴加速度计的精度的方法，包括如下步骤：监测所述加速度计的输出信号，并据此判断所述加速度计是否相对地面静止；记录所述加速度计保持静止时的输出信号；根据所述记录的信号计算所述加速度计的灵敏度与0g输出；及根据所述灵敏度与0g输出利用方程a k ＝G k (V k －V k0)调整所述加速度计的后续输出信号。

利用上述调整三轴加速度计的精度的方法，可以利用加速度计的输出信号计算得到更为精确的参数，据此进行调整可以提高三轴加速度计的精度。

此外，还提供了一种调整三轴加速度计的精度的装置。

200910106725.8权利要求书第1/3页 1、一种调整三轴加速度计的精度的方法，其中所述加速度计感应并测量其所处加速度在三轴上的分量，包括：监测所述加速度计的输出信号，并据此判断所述加速度计是否相对地面静止；记录所述加速度计保持静止时的输出信号；根据所述记录的输出信号计算所述加速度计的灵敏度参数与0g输出参数；及根据所述灵敏度参数与所述0g输出参数利用方程a k＝G k(V k-V k0)调整所述加速度计的后续输出信号，其中：k＝{x，y，z}，a k为所述加速度计所受的加速度在轴向的分量大小，G k为对应轴向的灵敏度的倒数，V k为加速度计所输出的对应于该轴向的信号，V k0为该轴向的0g输出大小。

三轴加速度传感器校正方法研究

Study of threeaxis acceleration sensor calibration method
LIN Shengrong，ZHANG Hui
（ Research Center of Intelligent Transportation System， Sun YatSen University， Guangdong Provincial Key Laboratory of Intelligent Transportation System， Guangzhou 510006 ， China） Abstract： Acceleration is the important data sources of vehicle safety study， and the acquisition of reliable acceleration parameter requires the high precision acceleration sensor． The corresponding acceleration sensor calibration model and model solution algorithm are designed for the basic calibration of threeaxis acceleration aiming at the revising problem of axis not vertical． The precision of acceleration sensor after calibrated and sensor ， before calibrated are compared through the actual test to verify the availability of calibration method． After the calibration ， the multiaxis acceleration sensor error caused by axis not vertical to each other can be reduced to less than 2 % ， and this meets the needs of a variety of practical engineering measurement． Key words： sensor calibration； acceleration sensor； verticality 0 引言进行自校准，但该方法仍然脱离不了外部仪器的辅助，对传并且上述各方法均感器在仪器上的安装要求亦较为苛刻，没有对传感器轴与轴之间的不垂直性进行校正，因此，在实际应用中略显不足。本文针对上述方法的缺陷，对于传感提出了一种无需仪器器的基本标定和轴间不垂直性问题，辅助的简便校正方法，并从校正模型，模型解算和结果验证三方面进行详细论述。 1 加速度传感器校正模型本文选择 ADXL203 作为加速度传感器，其测量范围为 ± 1． 7 g n ，灵敏度约为 1 V / g n ，这样的测量范围和精确度基本能满足汽车行驶轨迹反求和姿态角求取等汽车安全应用的要求。本文的三轴加速度传感器由 2 只两轴的 ADXL203 加速度传感器相互垂直安装组成（多出的一只传感器方向暂不考虑），而安装误差又往往导致 Z 轴与另外 2 个轴不垂直，因此，除了要校正传感器本身的参数外，还下面将对这两方面分别建立数需要考虑校正其不垂直性，

三轴重力加速度传感器标定方法研究

由于测斜传感器的加速度计满足输出与输入之间
的线性关系, 因此通过理论上敏感到的重力加速度分
量与实际输出信号通过最小二乘法线性拟合就可以得
到相应敏感轴的线性标定系数。表示形式如下
U( X ) = kXG( X) + bX
U( Y) = kYG( Y) + bY
( 7)
U( Z ) = kZG( Z ) + bZ
( i = x , y , z) 代表轴不正交校正后的加速度输出值。
2 K 因子校正法原理[3]
校正模型以 X 敏感轴为例介绍, Y 和 Z 敏感轴类
似, 其数学模型如下( 以 Gx 为例) 。
Gcx = Gx # (K 0+ K 1t + K2 t 2+ K 3t 3) - (K 4+ K 5t
+ K 6t 2 + K 7t 3) - K8 # Gy - K 9 # Gz
为应用以上三个公式进行坐标变换得到如下的矩
阵形式:
ec1 ec2 =
1 Q3
0 1 y
0 e1
0 # e2
( 2)
ec3
Q2
Q1
1 z
e3
式( 2) 中
Q1 =
cos ( z , e2) zy
Q2 =
cos
( z , e2) z
#
cos
( y, e1) y
-
cos ( z, e1) z
Q3 =
面角误差将上述式子组合为:
$ DEVc = E ( DEV- E DEV0) 2+ rbps # ( RB -
RB 0) 2
( 13)
式( 13) 中: rbps 为加权因子, DEV、RB 为井斜角

三轴加速度传感器安装误差标定方法研究

三轴加速度传感器安装误差标定方法研究张辉;柴伟;罗强;刘漫霞【摘要】For the important role of three-axis acceleration sensor in the vehicle state measurement, the installation error was studied when the acceleration sensor installed in the vehicle. A calibration method based on a mathematical model is proposed. Without any other measuring instruments, the calibration process can be completed by the model calculating several measurement data from the fixed sensor. Experiments result proves the validity of this method,and the calibration error is less than 3%.%针对三轴加速度传感器在车辆行驶状态测量方面的应用,研究了三轴加速度传感器在车辆上的安装误差问题,提出了一种通过数学解算模型对安装误差进行标定的方法.标定过程无需借助其他测量仪器,只需要使用安装后的传感器进行多次测量,通过数学模型解算这组测量数据即可实现安装误差的测量与标定.通过实验验证,此方法方便有效,标定误差小于±3％.【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2011(024)011【总页数】5页(P1542-1546)【关键词】加速度传感器;误差标定;欧拉定理;车辆姿态【作者】张辉;柴伟;罗强;刘漫霞【作者单位】中山大学智能交通研究中心,广东省智能交通系统重点实验室,广州510006;中山大学智能交通研究中心,广东省智能交通系统重点实验室,广州510006;中山大学智能交通研究中心,广东省智能交通系统重点实验室,广州510006;中山大学智能交通研究中心,广东省智能交通系统重点实验室,广州510006【正文语种】中文【中图分类】TP212.9近年来微机电系统(MEMS)的研究发展迅速，加速度传感器在汽车电子领域的应用日益广泛［1］。

三轴MEMS加速度计的最大似然校正算法

三轴MEMS加速度计的最大似然校正算法陆欣;刘忠;张宏欣;贺静波【摘要】Accelerometer is one of the fundamental measurement units of inertial navigation system.It is difficult to meet the precision requirement for low-cost accelerometer due to the manufacturing process and all kinds of sensor errors.Calibration for accelerometer is essential before being used.Therefore,an accelerometer self-calibration algorithm based on maximum likelihood estimation was proposed.The sensor errors model was established by taking comprehensive consideration of zero bias,scale errors,non-orthogonal errors,installation errors and measurement noise of the accelerometer,based on which the calibration problem of accelerometer was transformed into maximum likelihood estimation problem of calibration parameters.The self-calibration algorithm based on maximum likelihood estimation was tested by both numerical simulation and real data experiment.The result shows the maximum likelihood estimation algorithm has a high precision of parameters estimation and can calibrate the errors caused by factors mentioned above effectively.%加速度计是惯性导航系统的重要测量元件,而由于制造工艺及各类传感器误差,低成本加速度计很难达到要求的精度,因此需要对其进行校正.提出一种基于最大似然估计的加速度计自校正算法.综合考虑加速度计零偏、比例误差、非正交误差、安装误差与测量噪声,建立了传感器误差模型.在此基础上,将加速度校正问题转化为校正参数的最大似然估计问题.通过数值仿真和实测试验验证,表明算法具有较高的参数估计精度,能够有效地对上述因素引起的误差进行校正.【期刊名称】《国防科技大学学报》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】7页(P185-191)【关键词】最大似然估计;传感器校正;微电子机械系统;三轴加速度计【作者】陆欣;刘忠;张宏欣;贺静波【作者单位】海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学兵器工程系,湖北武汉430033;海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TJ81加速度计是惯性导航系统(Inertial Navigation System, INS)的基本组成部分, 由于制造工艺及传感器安装等问题, 三轴加速度计存在包括由轴与轴的非正交性、比例因子及零点偏移引起的自身误差, 这些问题会在分析运算中带来较大的积累误差, 从而影响导航系统的精确性。