一种一般MEMS陀螺在AGV应用上的模型系统技术方案

本发明专利技术公开了一种一般MEMS陀螺在AGV应用上的模型系统，包括：陀螺数据采集模块：用于采集AGV上安装的MEMS陀螺的角速度数据；陀螺数据补偿模块：对采集的陀螺数据进行补偿，补偿方法依次包括温度补偿、标定以及减去零偏；状态判断模块：将补偿后的陀螺数据与动静状态切换阈值A进行比较，如果大于动静状态切换阈值A，判定AGV为运动状态，判定AGV为静止状态；航向角YAW计算模块：采用动态航向角YAW计算方法和静态航向角YAW计算方法分别计算运动状态下的航向角YAW和静止状态下的航向角YAW。本发明专利技术使一般MEMS陀螺也能在AGV上应用，且性能与高价格的陀螺相当甚至更优，大大的降低了AGV应用开发的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种一般MEMS陀螺在AGV应用上的模型系统
本专利技术涉及MEMS
，具体涉及一般MEMS陀螺在AGV的应用。
技术介绍
AGV小车是自动搬运小车的简称，在智能化程度越来越高的今天，AGV小车已成为现代智能物流、移动和仓储的重要设备之一也逐步被接受且引进。室内AGV小车导航方式有多种，包括视觉导航、激光导航、电磁导航、惯性导航。这些导航方式可以单独使用也可配合使用，完成测量精度高、导航准确的任务。视觉和激光导航方式精度高但价格贵，在4000～几万元不等；传统的惯性导航需要高精度陀螺提供精确导航，但价格在千元以上，此类陀螺供应商较少，无论是在价格或是稳定供货上都是个问题；电磁导航的导航特点一般需要配合惯性导航共同使用。市面上较为容易得到的一般MEMS陀螺价格低廉，售价不到百元，供应商选择余地大，供货充足。但此类陀螺在性能上存在着零偏大、零偏重复性差、温漂大、非线性差等缺点，导致其在AGV应用上会出现角度漂移、航向角度不准确使AGV小车无法准确定位，因此尚未被AGV行业采用。由上综述，现今的导航技术在提供高精度导航的应用中价格非常昂贵，严重的影响了使用和推广。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种一般MEMS陀螺在AGV应用上的模型系统，通过一般MEMS陀螺实现AGV小车准确定位。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种一般MEMS陀螺在AGV应用上的模型系统，包括：陀螺数据采集模块：用于采集AGV上安装的MEMS陀螺的角速度数据；陀螺数据补偿模块：对采集的陀螺数据进行补偿，补偿方法依次包括温度补偿、精度标定以及减去零偏；状态判断模块：将补偿后的陀螺数据与动静状态切换阈值A进行比较，如果大于动静状态切换阈值A，判定AGV为运动状态，判定AGV为静止状态；航向角YAW计算模块：采用动态航向角YAW计算方法和静态航向角YAW计算方法分别计算运动状态下的航向角YAW和静止状态下的航向角YAW。优选的，上电时陀螺零偏计算方法如下：第一步，系统上电采集静态的20个陀螺数据且存入缓存GyroBuff；第二步，对缓存GyroBuff进行排序处理，得到GyroBuff1；第三步，取缓存GyroBuff1中间16个数据进行均值处理得到陀螺的零偏BIAS。优选的，对陀螺进行-40℃～85℃的全温温度补偿：第一步，对采集的全温陀螺数据与温度进行二阶最小二乘法拟合：Gyro＝AtTemp2+Bt·Temp+Ct其中，Gyro为陀螺数据，Temp为温度数据，At为二阶系数，Bt为一阶系数，Ct为常数；通过拟合计算出At、Bt和Ct的数值；第二步，计算出当前温度下的温度曲线值Gyro1：Gyro1＝At·Temp2+Bt·Temp+Ct其中，Temp为当前温度值；第三步，计算出25℃下温度曲线值Gyro2：Gyro2＝At·252+Bt·25+Ct第四步，将陀螺数据进行温度补偿：GyroOut＝GyroRead-(Gyro1-Gyro2)其中，GyroOut为温度补偿后的陀螺值，GyroRead为读取陀螺值。优选的，陀螺精度标定的方法为：采集陀螺在±x°/s下的n组数据，n≥7,分别对每组数据平均，用最小二乘法对数据进行拟合处理，最终得到每组陀螺数据的标度因素、零偏以及交叉耦合参数，对采集的陀螺数据进行补偿：其中，GyroXOut、GyroYOut、GyroZOut为补偿后的陀螺值，GyroXRead、GyroYRead、GyroZRead为读取陀螺值，Data0～Data11为拟合参数。优选的，动静状态切换阈值A的计算方法为：A＝GNoise+GTemp+GData，其中，GNoise为陀螺静止时候的1/2噪声波动峰峰值；GTemp为系统工作温度范围下陀螺的零偏变化值；GData为预留门槛值。优选的，运动状态下航向角YAW计算方法为：YAW＝YAWl+Gyro·Time，其中，YAW为本次航向角，YAWl为上一次的航向角，Gyro为陀螺采集的角速度数据，Time为系统积分时间10ms。优选的，静止状态下航向角YAW计算方法：YAW＝YAWd+RandomNoise，其中，YAW为本次航向角，YAWd为动态进入静态时的航向角，RandomNoise为系统的噪声估计值且限制在±0.1内。优选的，采集陀螺的角速度数据后首先剔除陀螺的奇异点，再对陀螺数据进行补偿。优选的，将补偿后的陀螺数据采用数字滤波器进行限幅滤波，然后再积分运算计算动态航向角。本专利技术采用上述技术方案，一般MEMS陀螺在AGV上应用时，不是单纯的依赖陀螺性能进行航向角的判断，而是通过温度、各参数标定、数字滤波后专利技术了一种自适应算法以根据AGV当前的运动状态对陀螺进行积分处理。因此，具有如下有益效果：使一般MEMS陀螺也能在AGV上应用且性能与高价格的陀螺相当甚至更优，大大的降低了AGV应用开发的成本，也为AGV应用提供了更多的选择，打开了一般MEMS陀螺在AGV应用上的市场，减轻了AGV制造商对于陀螺仪成本以及选型上的负担。本专利技术的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述：图1为一般MEMS陀螺在AGV应用示意图；图2为一般MEMS陀螺在AGV应用上的算法流程图；具体实施方式下面对本专利技术实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本专利技术的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。参考图1和图2所示，一种一般MEMS陀螺在AGV应用上的模型系统，采用一般MEMS陀螺实现AGV小车的定位，包括：陀螺数据采集模块：用于采集AGV上安装的MEMS陀螺的角速度数据。且需要剔除角速度数据的奇异点。陀螺数据补偿模块：对采集的陀螺数据进行补偿，补偿方法依次包括温度补偿、精度标定以及减去零偏；状态判断模块：将补偿后的陀螺数据与动静状态切换阈值A进行比较，如果大于动静状态切换阈值A，判定AGV为运动状态，判定AGV为静止状态；航向角YAW计算模块：采用动态航向角YAW计算方法和静态航向角YAW计算方法分别计算运动状态下的航向角YAW和静止状态下的航向角YAW。上电时陀螺零偏的处理：第一步，系统上电采集静态的20个陀螺数据且存入缓存GyroBuff；第二步，对缓存GyroBuff进行排序处理，得到GyroBuff1；第三步，取缓存GyroBuff1的中间16个数据进行均值处理得到陀螺的零偏BIAS。本领域技术人员可以理解的是，上电采集静态的陀螺数据可以在20个以上。且一旦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一般MEMS陀螺在AGV应用上的模型系统，其特征在于，包括：/n陀螺数据采集模块：用于采集AGV上安装的MEMS陀螺的角速度数据；/n陀螺数据补偿模块：对采集的陀螺数据进行补偿，补偿方法依次包括温度补偿、精度标定以及减去零偏；/n状态判断模块：将补偿后的陀螺数据与动静状态切换阈值A进行比较，如果大于动静状态切换阈值A，判定AGV为运动状态，判定AGV为静止状态；/n航向角YAW计算模块：采用动态航向角YAW计算方法和静态航向角YAW计算方法分别计算运动状态下的航向角YAW和静止状态下的航向角YAW。/n

【技术特征摘要】
1.一种一般MEMS陀螺在AGV应用上的模型系统，其特征在于，包括：
陀螺数据采集模块：用于采集AGV上安装的MEMS陀螺的角速度数据；
陀螺数据补偿模块：对采集的陀螺数据进行补偿，补偿方法依次包括温度补偿、精度标定以及减去零偏；
状态判断模块：将补偿后的陀螺数据与动静状态切换阈值A进行比较，如果大于动静状态切换阈值A，判定AGV为运动状态，判定AGV为静止状态；
航向角YAW计算模块：采用动态航向角YAW计算方法和静态航向角YAW计算方法分别计算运动状态下的航向角YAW和静止状态下的航向角YAW。


2.根据权利要求1所述的一种一般MEMS陀螺在AGV应用上的模型系统，其特征在于：上电时陀螺零偏计算方法如下：
第一步，系统上电采集静态的20个陀螺数据且存入缓存GyroBuff；
第二步，对缓存GyroBuff进行排序处理，得到GyroBuff1；
第三步，取缓存GyroBuff1中间16个数据进行均值处理得到陀螺的零偏BIAS。


3.根据权利要求2所述的一种一般MEMS陀螺在AGV应用上的模型系统，其特征在于：对陀螺进行-40℃～85℃的全温温度补偿：
第一步，对采集的全温陀螺数据与温度进行二阶最小二乘法拟合：
Gyro＝At·Temp2+Bt·Temp+Ct
其中，Gyro为陀螺数据，Temp为温度数据，At为二阶系数，Bt为一阶系数，Ct为常数；
通过拟合计算出At、Bt和Ct的数值；
第二步，计算出当前温度下的温度曲线值Gyro1：
Gyro1＝At·Temp2+Bt·Temp+Ct
其中，Temp为当前温度值；
第三步，计算出25℃下温度曲线值Gyro2：
Gyro2＝At·252+Bt·25+Ct
第四步，将陀螺数据进行温度补偿：
GyroOut＝GyroRead-(Gyro1-Gyro2)
其中，GyroOut为温度补偿后的陀螺值，GyroRead为读取陀螺值。


4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈烨斌，张洁萍，周骏，
申请(专利权)人：嘉兴市纳杰微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33