陀螺仪标定方案

陀螺仪标定

一、陀螺仪模型

二、标定原理

分别标定陀螺仪XYZ三轴的误差。标定一个轴时，使转台绕待标定的轴以一定角速率旋转，其余两轴不动，改变角速率的值，得到10组不同角速率下陀螺仪的三轴输出值。将陀螺仪输出值和转台输入值代入陀螺仪模型中，用最小二乘法求解误差系数矩阵。

三、标定过程

将惯性器件安装在三轴转台内环框架上，使陀螺X、Y、Z轴分别与三轴转台的内框、中框、外框同轴。

X轴标定：

1、设置转台运动方式为速率方式，先将转台归0，接通电源，

预热10min。

2、转台内框转动轴按照表格中第一个速率正转，待转速稳定

后同时采集陀螺仪3个敏感轴角速率输出值，取采样频率为

100Hz，每种速率模式采样1min。采集完成后转台停转。然

后转台反转，再采集陀螺仪输出值，采集完成后停转。10种

速率全部采集完后，将转台归0。

表1. X轴标定时3个敏感轴输出

Y轴标定：

转台中框转动轴按照表格中第一个速率正转，待转速稳定后同时采集陀螺仪3个敏感轴角速率输出值，取采样频率为100Hz，每种速率模式采样1min。采集完成后转台停转。然后转台反转，再采集陀螺仪输出值，采集完成后停转。10种速率全部采集完后，将转台归0。

表2. Y轴标定时3个敏感轴输出

Z轴标定：

转台外框转动轴按照表格中第一个速率正转，待转速稳定后同时采集陀螺仪3个敏感轴角速率输出值，取采样频率为100Hz，每种速率模式采样1min。采集完成后转台停转。然后转台反转，再采集陀螺仪输出值，采集完成后停转。10种速率全部采集完后，将转台归0。

表3. Z轴标定时3个敏感轴输出

四、数据处理

忽略转台的起始和停止阶段，求得在某输入角速率下陀螺仪输出的平均值作为该输入角速率下的陀螺输出值填入表1、2、3中。

以X轴为例，将表1中10种模式下的转台输入值和陀螺仪输出值带入数学模型式（1）中，分别得到关于，，，的10个方程，写成矩阵形式如下

=·

其中为陀螺仪X轴10种速率模式下的输出值，p、q、r 为转台输入值。

将上式写为：W=R*K

由最小二乘法公式：K=W

拟合求解出X轴标度因数、两个安装误差耦合系数、和零位误差。

同理，按X轴标定系数的处理方法，得出Y、Z轴的误差系数矩阵。

五、标定结果

最后得出误差模型如下：

=·+

对上述模型等价变换后求逆得：

=·+

将陀螺仪的测量值代入以上模型，可得到标定补偿后的角速率值。