一种陀螺仪零点漂移的校准方法技术

本发明专利技术实施提供一种陀螺仪零点漂移的校准方法，该校准方法包含以下步骤，步骤1中，机器人启动后，每隔一个时间间隔读取一次陀螺仪的角速度，在读取角速度过程中，对角速度积分得到陀螺仪角度，并进入步骤2；步骤2中，根据陀螺仪静止条件下读取到的角速度，确定零点漂移值，并进入步骤3；步骤3中，在读取过程中，所述陀螺仪角度减去所述零点漂移值，得到校准后的陀螺仪角度。本发明专利技术提供的方法简单易行，解决陀螺仪零点漂移值的影响，提高陀螺仪输出数据的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种陀螺仪零点漂移的校准方法
本专利技术涉及一种陀螺仪的校准方法，尤其涉及一种陀螺仪零点漂移的校准方法。
技术介绍
陀螺仪按照不同规格，有一轴、六轴、九轴传感器，用于检测角速度、用于检测加速度和用于检测地磁感，在扫地机机器人上，常用于姿态的判断，比如偏航角，可以判断物体水平摆动的角度。微机电陀螺仪（MEMS）则是利用物理学的科里奥利力，在内部产生微小的电容变化，然后测量电容，计算出角速度，替代陀螺仪。近年来随着MEMS(Micro-electromechanicalSystems微电子机械系统)技术的发展，MEMS陀螺仪的研究与发展受到了广泛的重视。MEMS陀螺仪具有体积少、重量轻、可靠性好、易于系统集成等优点，应用范围广阔。但是目前MEMS陀螺仪的精度还不是很高，影响了其使用性。主要原因是MEMS陀螺仪输出信号干扰比较大，且由于供电和陀螺仪自身的原因，陀螺仪在每次上电的初始将有一个不固定的初值，称之为零点漂移值，该值是不固定的，受到不同外部环境的影响。比如：供电电源、环境温度等。这样大大影响了陀螺仪的精度。一般将角速度对时间进行积分就可以得到对应的旋转角度。然而，由于各种原因，所述陀螺仪上往往被作用有人们所不希望的各种干扰力矩，在这些很小干扰力矩的作用下，陀螺仪的陀螺会产生进动，从而使角动量慢慢偏离原来的方向，我们把这种现象称为零点漂移。假设陀螺仪固定不动，理想的角速度值是0dps(degreepersecond，角度/秒)，但是存在零点漂移，例如有一个偏置0.1dps加在上面，于是测量出来是0.1dps，积分一秒之后，得到的角度是0.1度，积分1分钟之后是6度，积分半小时之后就是180度，积分时间越久，漂移程度越大。正是因为陀螺仪存在零点漂移现象，在积分之后，漂移现象会更加严重，影响传感器的精度。在扫地机中如果偏航角度发生偏移，整个地图都会随之偏移，因而导致用户体验较差。在现有技术中，在处理速度、功耗和内存上的限制可以使得一些复杂矩阵运算的对于运行在具有有限资源的机器人装置上的应用是不实际的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种陀螺仪零点漂移的校准方法，通过静止条件下的陀螺仪的采样的角速度积分计算出陀螺仪的零点漂移值，将该零点漂移值对积分得到的角度修正，减轻零点漂移的程度，提高陀螺仪的精度。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种陀螺仪零点漂移的校准方法，该校准方法包含以下步骤：步骤1：机器人启动后，每隔一个时间间隔读取一次陀螺仪的角速度，在读取角速度过程中，对角速度积分得到陀螺仪角度，并进入步骤2；步骤2：根据陀螺仪静止条件下读取到的角速度，确定零点漂移值，并进入步骤3；步骤3：在读取过程中，所述陀螺仪角度减去所述零点漂移值，得到校准后的陀螺仪角度。进一步地，步骤2中所述根据陀螺仪静止条件下读取到的角速度，确定零点漂移值的方法包括，步骤21：在所述陀螺仪静止条件下，每隔一个预定时间读取一次陀螺仪的角速度，在读取角速度过程中，对角速度积分得到陀螺仪的零点漂移角度，并进入步骤22；步骤22：判断静止条件下所述角速度的读取次数是否达到预设次数范围，是则进入步骤23，否则返回步骤21；步骤23：对读取的所述角速度求方差，并进入步骤24；步骤24：判断所述方差是否超过一个预设阈值范围，是则进入步骤25，否则进入步骤26；步骤25：确定所读取的所述角速度无效；步骤26：确定所述零点漂移角度为零点漂移值；其中，所述预定时间是根据所述陀螺仪在静止条件下的漂移情况而确定的读取所述角速度所用的时间间隔；所述零点漂移角度是所述陀螺仪在静止条件下对所述角速度积分得到的陀螺仪角度；所述预设阈值范围是衡量静止条件下读取到的所述陀螺仪的角速度的稳定程度的参考数值范围。进一步地，所述对角速度积分的方法包括，首先，读取到第i个时间间隔时，确定所述陀螺仪的角速度为；然后将前N个时间间隔内读取的所述陀螺仪的角速度累加起来，得到第N*时刻所述陀螺仪的角度。进一步地，所述预定时间数值设置为1，单位为毫秒。进一步地，所述预设次数范围设置为大于500，小于3000。进一步地，步骤23中所述对读取的所述角速度求方差的方法包括，首先在所述陀螺仪静止条件下，读取到第j个时间间隔时，确定所述陀螺仪的角速度为,然后对前个预定时间内读取的角速度求平均值，得到角速度的期望值；然后将前个预定时间内读取的各个角速度分别与所述期望值之差作平方和，再对所述平方和求平均数，得到所述角速度的方差。进一步地，所述预设阈值范围设置为大于0.01，小于0.02。进一步地，所述静止条件，指的是机器人碰撞障碍物停止移动或停止下来进行地图校准运算。本专利技术与现有技术相比，其优点在于：本专利技术提供的方法通过静止条件下的陀螺仪读取的角速度计算出陀螺仪的零点漂移值，使用该零点漂移值对所述陀螺仪的角度修正，减小陀螺仪零点漂移，本专利技术的成本低，计算少，响应快，提高陀螺仪的输出精度和减少构建的地图的误差。附图说明图1为陀螺仪零点漂移的校准方法的流程图；图2为求取零点漂移值的方法流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行详细描述。应当理解，下面所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本实施例的校准方法可以按照不同的校准策略实现，具体的，按照预设周期进行周期性校准，还可以进行实时性校准。在具体实现时，如果是按照预设周期进行校准，则需预先设置好校准周期，如半小时、一个小时、十二个小时等，即每间隔预设周期的时间，所述机器人主动停下来进行一次监测完成校准。当然，预设周期也可以动态变化的，具体的周期长度根据实际需求确定。在具体实现时，如果是实时性校准，则在机器启动时，陀螺仪都处于工作状态时，就执行监测处理。这种按照预设周期或者实时性监测陀螺仪的数据的方式，能够保证陀螺仪及时得到校准，减小用户操作，提高用户体验效果。本专利技术实施对陀螺仪零点漂移的校准方法如图1所示，包含以下步骤：步骤1中，机器人启动后，每隔一个时间间隔读取一次陀螺仪的角速度，在读取角速度过程中，对角速度积分得到陀螺仪角度，并进入步骤2；机器人启动后开始运动，碰撞到障碍物或进行地图校准运算时会停止下来，但无论机器人是否停止，都每隔一个时间间隔读取一次陀螺仪的角速度，并在读取角速度过程中，对角速度积分得到陀螺仪角度。步骤2中，根据陀螺仪静止条件下读取到的角速度，确定零点漂移值，并进入步骤3；优选地，求取零点漂移值的方法如图2所示，包括，步骤21中，在所述陀螺仪静止条件下，每隔一个预定时间读取一次陀螺仪的角速度，在读取角速度过程中，对角速度积分得到陀螺仪的零点漂移角度，并进入步骤22；步骤22中，判断静止条件下所述角速度的读取次数是否达到预设次数范围，是则进入步骤23，否则返回步骤21；步骤23中，对读取的所述角速度求方差，并进入步骤24；步骤24中，判断所述方差是否超过一个预设阈值范围，是则表示读取的所述角速度的波动大，陀螺仪测量误差过大，并进入步骤25，否则进入步骤26；步骤25确定所读取的所述角速度无效；步骤26确定所述零点漂移角度为零点漂移值，并使用该数值进行校准。具体地，所述预定时间是根据所述陀螺仪在静止条件下的漂移情况而确定的读取所述角速度所用的时间间隔，其数值设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陀螺仪零点漂移的校准方法，其特征在于，该校准方法包含以下步骤：步骤1：机器人启动后，每隔一个时间间隔读取一次陀螺仪的角速度，在读取角速度过程中，对角速度积分得到陀螺仪角度，并进入步骤2；步骤2：根据陀螺仪静止条件下读取到的角速度，确定零点漂移值，并进入步骤3；步骤3：在读取过程中，所述陀螺仪角度减去所述零点漂移值，得到校准后的陀螺仪角度。

【技术特征摘要】
1.一种陀螺仪零点漂移的校准方法，其特征在于，该校准方法包含以下步骤：步骤1：机器人启动后，每隔一个时间间隔读取一次陀螺仪的角速度，在读取角速度过程中，对角速度积分得到陀螺仪角度，并进入步骤2；步骤2：根据陀螺仪静止条件下读取到的角速度，确定零点漂移值，并进入步骤3；步骤3：在读取过程中，所述陀螺仪角度减去所述零点漂移值，得到校准后的陀螺仪角度。2.根据权利要求1所述校准方法，其特征在于，步骤2中所述根据陀螺仪静止条件下读取到的角速度，确定零点漂移值的方法包括，步骤21：在所述陀螺仪静止条件下，每隔一个预定时间读取一次陀螺仪的角速度，在读取角速度过程中，对角速度积分得到陀螺仪的零点漂移角度，并进入步骤22；步骤22：判断静止条件下所述角速度的读取次数是否达到预设次数范围，是则进入步骤23，否则返回步骤21；步骤23：对读取的所述角速度求方差，并进入步骤24；步骤24：判断所述方差是否超过一个预设阈值范围，是则进入步骤25，否则进入步骤26；步骤25：确定所读取的所述角速度无效；步骤26：确定所述零点漂移角度为零点漂移值；其中，所述预定时间是根据所述陀螺仪在静止条件下的漂移情况而确定的读取所述角速度所用的时间间隔；所述零点漂移角度是所述陀螺仪在静止条件下对所述角...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永勇，肖刚军，赖钦伟，
申请(专利权)人：珠海市一微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44