一种基于ADMM算法的加速度计标定的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于ADMM算法的加速度计标定的方法及系统，包括以下步骤：根据零偏误差、刻度因子误差和非正交误差，构建误差数学模型，并确定误差数学模型对应的各个模型参数；获取预设的优化参数辨识模型对应的目标函数；根据各个模型参数、第一输出值和补偿输出值，通过优化参数辨识模型对应的目标函数，对各个模型参数进行误差优化，得到各个模型参数对应的目标参数；根据各个目标参数更新误差数学模型，得到目标误差数学模型，以使加速度计根据目标误差数学模型对待测物进行标定，设计了如何基于ADMM算法对加速度计的标定进行补偿，从而提高精度的问题。从而提高精度的问题。从而提高精度的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ADMM算法的加速度计标定的方法及系统


[0001]本专利技术涉及加速度计
，尤其涉及一种基于ADMM算法的加速度计标定的方法及系统。

技术介绍

[0002]随着微纳米加工技术的不断发展和集成电路技术进步，微机电系统(MEMS)惯性器件受到越来越多人的关注与重视。其体积小、制作简单、经济实用的特点，使其逐渐的进入到个人消费领域，得到了消费者以及工程人员的关注。但是MEMS器件的测量精度达不到工程实践要求，噪声明显不足，这些缺点制作者MEMS器件的发展，对MEMS进行优化改进是必要的。
[0003]为提升MEMS加速度计测量载体线速度的精度，主要有三种方法：一是优化加速度计的结构设计，二是严格测量控制传感器的制造精度，三是对三轴加速度计进行计算补偿。在实际操作过程中，由于MEMS器件的制造和封装精度受加工设备和条件的限制，短期内无法进行较大提升，并且结构和工艺的改进将使三轴加速度计的结构变得更为复杂，同时给生产、装配、调试等诸多环节带来新的挑战。因此，现在研究人员的主要方向为对MEMS加速度计的标定补偿上面，主要研究加速度计的标定方法的改造。

技术实现思路

[0004]为了克服如何对加速度计的标定进行补偿，从而提高精度的问题，本专利技术提供了一种基于ADMM算法的加速度计标定的方法及系统。
[0005]第一方面，为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于ADMM算法的加速度计标定的方法，包括如下步骤：
[0006]获取加速度计对应的零偏误差、刻度因子误差、非正交误差、第一输出值和第一输出值对应的补偿输出值，以及根据零偏误差、刻度因子误差和非正交误差，构建误差数学模型，并确定误差数学模型对应的各个模型参数，补偿输出值为第一出数值经过误差修正后得到的值，零偏误差表示加速度计静置时，在正交坐标系下的测量值相对于零值的偏移值，刻度因子误差表示加速度计的刻度分别在x轴、y轴和z轴上对应的误差，非正交误差表示加速度计分别在x轴、y轴和z轴对应的安装误差；
[0007]获取预设的优化参数辨识模型对应的目标函数，优化参数辨识模型用于优化各个模型参数，目标函数表征了优化后的模型参数与优化前的模型参数之间的差异；
[0008]根据各个模型参数、第一输出值和补偿输出值，通过优化参数辨识模型对应的目标函数，对各个模型参数进行误差优化，得到各个模型参数对应的目标参数；
[0009]根据各个目标参数更新误差数学模型，得到目标误差数学模型，以使加速度计根据目标误差数学模型对待测物进行标定。
[0010]本专利技术提供的一种基于ADMM算法的加速度计标定的方法的有益效果是：根据零偏误差、刻度因子误差和非正交误差，构建误差数学模型，从而得到误差数学模型对应的各个
模型参数，再通过构建优化参数辨识模型对应的目标函数，从而通过优化参数辨识模型和目标函数对各个模型参数进行误差优化，使得各个模型参数的误差尽可能减小，得到目标参数，从而构建目标误差数学模型，此时，目标误差数学模型对加速度计的标定进行误差补偿，从而提高了加速度计的精度。
[0011]在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种基于ADMM算法的加速度计标定的方法还可以做如下改进。
[0012]进一步，上述根据各个模型参数、第一输出值和补偿输出值，通过优化参数辨识模型对应的目标函数，对各个模型参数进行优化，得到各个模型参数对应的目标参数，包括：
[0013]根据各个模型参数、第一输出值和补偿输出值，将目标函数拆分为多个模型参数对应的子函数；
[0014]根据子函数，在子函数中引入预设的拉格朗日函数，并对引入拉格朗日函数的子函数进行增广，确定拉格朗日变换函数，以及通过对偶上升法求解拉格朗日变换函数，确定用于更新各个模型参数的迭代公式；
[0015]根据迭代公式，对各个模型参数进行减小误差的迭代更新，得到每个模型参数对应的目标参数。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是：通过将目标函数拆分为多个模型参数对应的子函数，从而将全局问题分解为较小、较容易解决的局部子问题，再通过在子函数中引入拉格朗日函数，并对引入拉格朗日函数的子函数进行增广，确定拉格朗日变换函数，最后对拉格朗日变换函数进行求解得到全局问题的解，进而得到迭代公式，并通过迭代公式对模型参数进行减小误差的迭代更新，得到目标参数。
[0017]进一步，上述根据零偏误差、刻度因子误差和非正交误差，构建误差数学模型，包括：
[0018]根据零偏误差、刻度因子误差、非正交误差、第一输出值和第一重力加速度，通过第一公式，构建误差数学模型，其中，第一公式为：
[0019]E(W)＝||(K+T)a+b||
‑
g；
[0020]其中，E(W)表示误差数学模型，b表示零偏误差，K表示刻度因子误差、T表示非正交误差，a表示输出值，g表示第一重力加速度。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是：通过第一公式构建误差数学模型，从而通过误差数学模型得到各个模型参数。
[0022]进一步，该方法还包括：
[0023]获取加速度计对应的N个第二输出值；
[0024]获取预设的优化参数辨识模型对应的目标函数，包括：
[0025]根据零偏误差、刻度因子误差、非正交误差、第二重力加速度和N个第二输出值，通过第二公式，确定优化参数辨识模型，其中，第二公式为：
[0026][0027]其中，W表示优化参数辨识模型，N表示输出值的个数，b表示零偏误差，K表示刻度因子误差、T表示非正交误差，a表示第二输出值，g表示第二重力加速度，i表示第i个第二输出值；
[0028]根据优化参数辨识模型和N个第二输出值，通过第三公式，确定目标函数，其中，第三公式为：
[0029][0030]其中，minf
N
(W)表示目标函数，N表示输出值的个数，i表示第i个输出值，E
i
(W)表示第i个输出值，E
i
(W)
T
表示对第i个输出值进行转置对应的结果，W表示优化参数辨识模型。
[0031]采用上述进一步方案的有益效果是：通过第二公式构建优化参数辨识模型，再通过第三公式构建目标函数，即可通过优化参数辨识模型和目标函数对模型参数进行误差优化。
[0032]进一步，上述根据各个模型参数、第一输出值和补偿输出值，将目标函数拆分为多个模型参数对应的子函数，包括：
[0033]根据第一输出值、补偿输出值和各个模型参数，通过第四公式，将目标函数拆分为多个模型参数对应的子函数，其中，第四公式为：
[0034][0035]其中，表示子函数，a表示第一输出值，A表示补偿输出值，q和b分别表示模型参数。
[0036]采用上述进一步方案的有益效果是：通过第四公式，构建子函数，从而将目标函数对应的全局问题拆分为较小、较容易求解的局部子问题。
[0037]进一步，上述根据子函数，在子函数中引入预设的拉格朗日本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ADMM算法的加速度计标定的方法，其特征在于，包括如下步骤：获取加速度计对应的零偏误差、刻度因子误差、非正交误差、第一输出值和第一输出值对应的补偿输出值，以及根据所述零偏误差、刻度因子误差和非正交误差，构建误差数学模型，并确定所述误差数学模型对应的各个模型参数，所述补偿输出值为所述第一出数值经过误差修正后得到的值，所述零偏误差表示加速度计静置时，在正交坐标系下的测量值相对于零值的偏移值，所述刻度因子误差表示加速度计的刻度分别在x轴、y轴和z轴上对应的误差，所述非正交误差表示加速度计分别在x轴、y轴和z轴对应的安装误差；获取预设的优化参数辨识模型对应的目标函数，所述优化参数辨识模型用于优化各个模型参数，所述目标函数表征了优化后的模型参数与优化前的模型参数之间的差异；根据各个所述模型参数、所述第一输出值和所述补偿输出值，通过所述优化参数辨识模型对应的目标函数，对各个所述模型参数进行误差优化，得到各个所述模型参数对应的目标参数；根据各个所述目标参数更新所述误差数学模型，得到目标误差数学模型，以使所述加速度计根据所述目标误差数学模型对待测物进行标定。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个所述模型参数、所述第一输出值和所述补偿输出值，通过所述优化参数辨识模型对应的目标函数，对各个所述模型参数进行优化，得到各个所述模型参数对应的目标参数，包括：根据各个所述模型参数、第一输出值和补偿输出值，将所述目标函数拆分为多个模型参数对应的子函数；根据所述子函数，在所述子函数中引入预设的拉格朗日函数，并对引入所述拉格朗日函数的所述子函数进行增广，确定拉格朗日变换函数，以及通过对偶上升法求解所述拉格朗日变换函数，确定用于更新各个所述模型参数的迭代公式；根据所述所述迭代公式，对各个所述模型参数进行减小误差的迭代更新，得到每个所述模型参数对应的目标参数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述零偏误差、刻度因子误差和非正交误差，构建误差数学模型，包括：根据所述零偏误差、刻度因子误差、非正交误差、第一输出值和第一重力加速度，通过第一公式，构建误差数学模型，其中，所述第一公式为：E(W)＝||(K+T)a+b||
‑
g；其中，E(W)表示误差数学模型，b表示零偏误差，K表示刻度因子误差、T表示非正交误差，a表示输出值，g表示第一重力加速度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：获取所述加速度计对应的N个第二输出值；所述获取预设的优化参数辨识模型对应的目标函数，包括：根据所述零偏误差、刻度因子误差、非正交误差、第二重力加速度和N个第二输出值，通过第二公式，确定优化参数辨识模型，其中，所述第二公式为：其中，W表示优化参数辨识模型，N表示输出值的个数，b表示零偏误差，K表示刻度因子
误差、T表示非正交误差，a表示第二输出值，g表示第二重力加速度，i表示第i个第二输出值；根据所述优化参数辨识模型和N个所述第二输出值，通过第三公式，确定所述目标函数，其中，所述第三公式为：其中，min f
N
(W)表示目标函数，N表示输出值的个数，i表示第i个输出值，E
i
(W)表示第i个输出值，E
i
(W)
T
表示对第i个输出值进行转置对应的结果，W表示优化参数辨识模型。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据各个所述模型参数、第一输出值和补偿输出值，将所述目标函数拆分为多个模型参数对应的子函数，包括：根据所述第一输出值、补偿输出值和各个所述模型参数，通过第四公式，将所述目标函数拆分为多个模型参数对应的所述子函数，其中，所述第四公式为：s.t.aq+b＝A；其中，表示子函数，a表示第一输出值，A表示补偿输出值，q和b分别表示模型参数。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述子函数，在所述子函数中引入预设的拉格朗日函数，并对引入所述拉格朗日函数的所述子函数进行增广，确定拉格朗日变换函数，包括：根据所述子函数和所述拉格朗日函数，通过第五公式，对引入所述拉格朗日函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛孟刚，卢佳佳，陈洋卓，蔡晓雯，李品醇，罗彩虹，张旭婉，贾静妮，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：