MEMS陀螺仪零位消除系统和方法技术方案

本发明专利技术提出了一种消除MEMS陀螺仪零位的系统及方法，在MEMS陀螺仪上电之初，与保存在存储装置中的bias存储序列进行融合；之后，根据MEMS陀螺仪的判静标记求取角速度平均值、实时更新bias序列；当存在最优bias并且判断出载体较长时间处于静止状态时，更新存储装置中的bias存储序列；根据bias序列计算出需要消除的零位去校正测量的角速度，得到最终输出角速度信号。信号。信号。

【技术实现步骤摘要】
MEMS陀螺仪零位消除系统和方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种低成本惯性传感器的信号处理技术。

技术介绍

[0002]MEMS陀螺仪属于低成本惯性传感器，用于测量载体敏感轴上的角速度信号，由于其具有体积小、功耗低、价格低廉、适合大批量生产等优点，广泛应用于低成本导航系统、工业控制系统、无人机、工业机器人等领域。
[0003]MEMS陀螺仪的角速度测量精度直接决定着系统的性能，其测量信号中包含有真实角速度、零位、随机噪声等几部分。能否准确的估计出零位并进行消除，直接影响到能否计算出载体敏感轴上准确的角速度信号。
[0004]由于MEMS陀螺仪的内部结构特性，其零位存在随时间漂移、在一定范围内随机波动等特点。并且多次上电工作时，MEMS陀螺仪零位会有变化即存在随机常值项。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种消除MEMS陀螺仪零位(bias)的处理方法及装置，通过采取相关方法和措施，计算得到更准确的零位并加以消除，最后输出载体敏感轴上准确的角速度信号。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS陀螺仪零位消除系统，包括MEMS陀螺仪模块、上电bias融合模块、bias序列更新模块、bias计算模块、角速度校正模块、最优bias更新模块和存储装置,其中MEMS陀螺仪模块用于输出角速度信号W和判静标记MotionSta；上电bias融合模块用于计算bias存储序列A[i]的平均值A,计算M个角速度数值Wb[j]的平均值B0,根据bias存储序列A[i]的平均值A、M个角速度数值的平均值B0、上电bias融合时间的采样周期个数计算上电之初需要消除的MEMS陀螺仪零位；存储装置用于存储bias存储序列A[i]和存储标记Flag；bias序列更新模块用于更新bias序列；bias计算模块用于计算上电融合之后需要消除的MEMS陀螺仪零位；角速度校正模块用于根据采集到的MEMS陀螺仪当前输出的角速信号W和当前计算得到的需要消除的MEMS陀螺仪零位,计算校正的角速度信号。2.如权利要求1所述的MEMS陀螺仪零位消除系统,其中,当判静标记MotionSta＝0时MEM陀螺仪模块连续采集输出M个角速度数值Wb[j]，j＝0,1,2,
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,M-1。3.如权利要求1所述的MEMS陀螺仪零位消除系统,其中上电bias融合模块具体用于：MEMS陀螺仪上电之后，系统计数器从零开始计数，每个采样周期计数器变量SC增加1，上电bias融合的时间为FuseNum个采样周期,A＝(A[0]+A[1]+
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+A[N0-1])/N0，N0为bias存储序列A[i]的长度，B0＝(Wb[0]+Wb[1]+
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Wb[M-1])/M,则上电之初需要消除的MEMS陀螺仪零位B＝SC/FuseNum*B0+(1-SC/FuseNum)*A。4.如权利要求1所述的MEMS陀螺仪零位消除系统，其中bias序列更新模块具体用于：设bias序列B[i]共N个点，i＝0,1,
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N-1，设bias序列计数器变量FC,0≤FC≤N-1,从零开始计数,bias序列计数器变量计满标记为FC_Flag,初始值为零,MEMS陀螺仪上电之后在工作过程中,当判静标记MotionSta＝0时将当前采集的M个角速度信号按照顺序存入序列Wb[j],j＝0,1,2,
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,M-1,bias序列更新的计算步骤如下：步骤1：当序列Wb[j]存满M个采样点时，更新bias序列：B[FC]＝(Wb[0]+Wb[1]+
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Wb[M-1])/M步骤2：将序列Wb[j]清零，供下一次计算使用。即令：Wb[j]＝0(j＝0,1,2,
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,M-1)步骤3：bias序列计数器变量FC增加1,继续执行步骤1和2，当FC＝N时，令FC_Flag＝1以及FC＝0。5.如权利要求1所述的MEMS陀螺仪零位消除系统，其中bias计算模块具体用于：当前bias序列为B[i],i＝0,1,
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N-1),当计满标记FC_Flag＝0时,当前bias序列B[i]有FC+1个非零数值点,当计满标记FC_Flag＝1时,当前bias序列B[i]有N个非零数值点，当FC_Flag＝0时，需要消除的MEMS陀螺仪零位：B＝(B[0]+B[1]+
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+B[FC])/(FC+1)；当FC_Flag＝0时，需要消除的MEMS陀螺仪零位：B＝(B[0]+B[1]+
…
+B[N-1])/N6.如权利要求1所述的MEMS陀螺仪零位消除系统，其中角速度校正模块具体用于：根据采集到的MEMS陀螺仪当前输出的角速信号W和当前计算得到的需要消除的MEMS陀螺仪零位,计算校正的角速度信号Wout,Wout＝W-B7.如权利要求1所述的MEMS陀螺仪零位消除系统，其中bias序列更新模块具体用于:当
计满标记FC_Flag＝1时,bias序列B[i]的平均值为B,最优bias(零位)Wop的监测均方差Var的计算公式：最优bias更新过程：步骤1：当计满标记FC_Flag由0变为1时,监测均方差初始值Var0＝Var；步骤2：当计满标记FC_Flag＝1时,计算当前监测均方差Var如果Var<Var0，令最优bias值Wop＝B，Var0＝Var；步骤3：当满足条件判静标记MotionSta＝0且持续P个采...

【专利技术属性】
技术研发人员：张原，戴绍忠，
申请(专利权)人：北京原子机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：