加速度计24位置标定

加速度计标定实验

1加速度计的数学模型

0)/cos(,)cos(,)cos(,)(j j x y z j j x j y j z K K A A A N -=++

其中：

j=x/y/z ；

j N 为加速度计的输出；

0j K 为加速度计的零偏；

//x y z A 为加速度计在理想坐标系下敏感的加速度；

)//,cos(z y x j 为加速度计为i 轴与其他两轴加速度计的交叉耦合角的方向余弦。

2加速度计标定方法－“六位置24点标定”

六位置指x/y/z 轴加速度计的输入轴分别指向上和下，共为六个位置，在每个位置绕铅垂线转一圈，间隔90º转动4个点，共为24点。在每个点采集n 数据，求取平均值作为这个点的采集数值：

n i z y x N j z y x M n

i /)),//(((),//(1∑==,j=1…24。

对每个位置四个点的值求平均，为该位置的加速度计的输出值。如x 轴加速度计在六个位置采集地数据为：

∑==41

)

,()1,(i i x M x F ；

∑==85

),()2,(i i y M x F ；

∑==12

9

),()3,(i i z M x F ；

∑==1613

),()4,(i i x M x F ；

∑==20

17

),()5,(i i x M x F ；

∑==24

21),()6,(i i x M x F 。

y 轴和z 轴的数据处理方法和x 轴的相同。

加速度计的零偏：

0((,1)(,2)(,3)(,4)(,5)(,6))/6j F j F j F j F j F j F j K =+++++

（j=x/y/z ）

j 轴加速度计标度因数的分当量为：

((1,)(2,))/2*xj F j F j g K =-

((3,)(4,))/2*yj F j F j g K =-

((5,)(6,))/2*zj F j F j g K =-

j=x/y/z ，j 轴加速度计的标度因数为j K =交叉耦合角的方向余弦为：

cos(,)/xj j j x K K =

cos(,)/yj j j y K K =

cos(,)/zj j j x K K =

3误差的补偿

加速度计的输出补偿：

在t 时刻采集到三只加速度计的输出值为：123,,N N N ，有以下三个方程：

1011()/cos(1,)cos(1,)cos(1,)

x y z N K K A x A y A z -=++

2022()/cos(2,)cos(2,)cos(2,)x y z N K K A x A y A z -=++

3033()/cos(3,)cos(3,)cos(3,)x y z N K K A x A y A z -=++

其中Ax, Ay, Az 为理想坐标系中的三轴加速度计敏感的加速度，是要求的未知量。上面的方程组可以简化为

j N CA =

[]101120223033()/()/()/j N N K K N K K N K K =---

⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡=),3cos(),3cos(),3cos(),2cos(),2cos(),2cos(),1cos(),1cos(),1cos(z y x z y x z y x C x y z A A A A ⎡⎤=⎣⎦

1j A C N -=

4 标定自检

原理： 利用当地重力加速度标定后的性能进行鉴定。

考核加速度计组合对重力加速度的判断能力，对三个加速度敏感轴，在同样时间t 间隔内进行采样，获取t 时刻的加速度输入：

()A t =此时()A t 与当地G 的差值即代表组合在此刻对加速度的测量精度。 5实验与结论

采用三轴加速度计对24位置三轴比力信息进行采集，采用24位置标定方法对三轴加速度计进行标定。经计算标定结果如下：

零偏：-0.0096 -0.0036 0.0016

标度：9.7573 9.7733 9.7780

误差补偿矩阵：1.0000 0.0046 0.0005

-0.0038 1.0000 -0.0022

0.0000 0.0020 1.0000