本发明专利技术公开了一种基于高斯牛顿最优迭代的三轴加速度计校准方法，该算法考虑了三轴加速度计的零漂误差，比例误差和非正交误差；其包括以下步骤：步骤1、建立校准模型；步骤2、简化校准模型；步骤3、把三轴加速度计静止放置在n个不同朝向的位置进行n次测量，采集三轴加速度计的输出数据；步骤4、采用牛顿迭代法求解；步骤5、通过雅克比矩阵简化牛顿迭代方程，即高斯-牛顿算法；步骤6、设置初始校准参数，获取校准参数以及三轴加速度计校准后的输出数据。本发明专利技术的校准过程只需要采集几组不同朝向静止的加速度计数据，具有操作简便，不需要高昂的校准设备和控制系统，是一种可以普遍运用的加速度计校准方法。
【技术实现步骤摘要】
【技术保护点】
基于高斯牛顿的三轴加速度计自动校准方法，其特征在于，所述自动校准方法只考虑三轴加速度计的零漂误差、比例误差和非正交误差，而不考虑温度变化和随机漂移带来的误差，其包括以下步骤：步骤1、建立校准模型：V＝KNA+B (1)式(1)中：V为三轴加速度计测量输出值：V＝[Vx Vy Vz]T (2)K为比例误差矩阵：K＝diag{Kx,Ky,Kz} (3)N为非正交误差矩阵：N=NxxNxyNxzNyxNyyNyzNzxNzyNzz---(4)]]>A为加速度计理想输出的值：A＝[Ax Ay Az]T (5)B为零漂误差矩阵：B＝[Bx By Bz]T (6)步骤2、在不考虑温度变化的影响下，比例误差矩阵K和非正交误差矩阵N均为常矩阵，把二者合并成一个矩阵，此时，式(1)可以改写成：A＝M(V‑B) (7)其中：M=(KN)-1=MxxMxyMxzMyxMyyMyzMzxMzyMzz≈MxxMxyMxzMxyMyyMyzMxzMyzMzz---(8)]]>步骤3、当三轴加速度计静止时测量的是重力加速度常量g＝9.8m/s2，所以在理想情况下有：Ax2+Ay2+Az2＝g2 (9)在校准过程中，把三轴加速度计静止放置在n个不同朝向的位置进行n次测量，采集三轴加速度计的输出数据，定义第k次测量的误差ek为：ek＝Vxk2+Vyk2+Vzk2‑g2 (10)式(10)中：1≤k≤n，n要大等于校准参数个数；因此，n次测量的总体误差函数为最小二乘形式：f(p)=Σk=1nek2(p)---(11)]]>式(11)中，p为校准参数，p＝[p1 ... p9]＝[Mxx Mxy Mxz Myy Myz Mzz Bx By Bz]T；由式(11)可知，所述总体误差函数为校准参数的非线性方程，式(11)可以写成：f(p)＝e(p)Te(p) (12)式(12)中，e(p)＝[e1(p) e2(p) ... en(p)]T；步骤4、通过建立牛顿迭代方程采用牛顿迭代法求解式(12)，牛顿迭代法具有二次收敛的特性，只需要提供一个初始校准参数值即可对式(12)进行求解，式(12)通过式(13)的牛顿迭代方程对解迭代：pt+1=pt-α▿f(pt)▿2f(pt)---(13)]]>式(13)中：pt为校准参数组成的向量p在第t次的迭代值，为总体误差函数的梯度，为总体误差函数的海森矩阵，α为阻尼系数；迭代的终止条件为：max{|pt-pt-1(pt+pt-1)/2|}<ϵ---(14)]]>式(14)中，ε为阈值，所述阈值ε＝1.5×10‑6；步骤5、通过雅克比矩阵对式(13)进行简化，所述雅克比矩阵为：J(p)=[∂ej∂pi]j=1,...,n;i=1,...,9=▿e1(p)T▿e2(p)T...▿en(p)T---(15)]]>则总体误差方程的梯度和海森矩阵采用雅克比矩阵表示为：▿f(p)=Σj=1nej(p)▿ej(p)=J(p)Te(p)---(16)]]>▿2f(p)=Σj=1n▿ej(p)▿ej(p)T+Σj=1nej(p)▿2ej(p)=J(p)TJ(p)+Σj=1nej(p)▿2ej(p)≈J(p)TJ(p)---(17)]]>将式(16)和式(17)代入式(13)进行简化，获得简化后的迭代方程，如式(18)所示：pt+1=pt-αJ(p)Te(p)J(p)TJ(p)---(18)]]>步骤6、设置初始校准参数，并将该初始校准参数代入简化后的迭代方程，以(14)为条件求解校准参数p，其中，初始校准参数p0＝[1 0 0 1 0 1 0 0 0]T。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张宝先，曹永军，曾文武，
申请(专利权)人：广东省自动化研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44
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