Каков метод калибровки МЭМС-гироскопа?

Поскольку угловая скорость вращения Земли является слабым сигналом, то есть скорость вращения Земли скрыта в более крупном шуме, и только гироскоп средней или более высокой точности может ее остро почувствовать. Следовательно, калибровка гироскопа требует большего внешнего возбуждения, чем калибровка акселерометра. Например, большие инструментальные центрифуги, измерители скорости движения и т. д., а также другие внешние воздействия, такие как электростатическая сила, гравитационное ускорение и т. д. Гироскопы MEMS, разработанные Ericco, откалиброваны для достижения высоких характеристик при выходе с завода. Например, ER-MG2-50/100, его параметры могут достигать нестабильности смещения 0,01-0,02°/час и угла случайного блуждания 0,0025-0,005°/√час.
1. Неавтономная калибровка
Неавтономная калибровка основана на использовании механической платформы для вращения IMU (инерционного измерительного блока) в различных, заранее определенных, точно контролируемых ориентациях и угловых скоростях. Эксперименты показывают, что из-за малой амплитуды скорости вращения Земли точность калибровки гироскопов статическим шестизначным методом неприемлема, а калибровка гироскопов требует большего вращательного возбуждения. Большее вращательное возбуждение обеспечивается посредством поворотного стола с точностью 0,1°/с, а акселерометр и гироскоп калибруются отдельно. Следовательно, невозможно оценить тройное смещение между гироскопом и акселерометром.
Это решение оптимизировано для устранения двух недостатков многопозиционной калибровки гироскопов:
Слабый сигнал вращения Земли невозможно уловить.
Жесткие требования к начальным значениям.
Это решение не требует выравнивания, но игнорирует разницу угловых скоростей между главной осью и платформой, вращающейся в противоположных направлениях. Акселерометр и гироскоп калибруются независимо, поэтому точность калибровки зависит от центровки.
Чтобы решить проблему, связанную с тем, что калибровка гироскопа чувствительна к входной угловой скорости, а на угловую скорость влияет разница между скоростью шпинделя и скоростью платформы, вращающейся в противоположных направлениях, в исследовании дополнительно проанализированы возможные источники ошибок на поворотном столе или центрифуге. , и установил соответствующую систему координат. Объединив выходные данные 16 конкретных положений, угловую скорость, полученную от центрифуги, входную удельную силу и модель статической ошибки гироскопа, получается выражение коэффициента смещения для повышения точности компенсации ошибок.
Чтобы реагировать на ускорение и независимую калибровку гироскопа, смещение между тремя осями игнорируется. В исследовании 2008 года использовался тот факт, что скалярное произведение выходных сигналов акселерометра и гироскопа напрямую связано со скалярным произведением скорости вращения Земли и гравитационного ускорения, чтобы увеличить ограничения между акселерометрами и гироскопами. Однако точность параметров погрешности гироскопа, полученных этим методом, нуждается в повышении.
Хотя неавтономная калибровка позволяет добиться более высокой точности за счет использования поворотных столов, центрифуг и т. д., многие ученые также заметили, что внедрение крупного оборудования также принесет новые ошибки. А когда датчики интегрированы в рамку, также необходимо учитывать перекрестные помехи между ними. Следовательно, ее необходимо дополнительно совершенствовать за счет точного разделения источников ошибок и оптимизации модели.
2. Автономная калибровка
Для автономной калибровки гироскопов, кроме угловой скорости вращения Земли, используются и некоторые другие вспомогательные возбуждения, например акселерометры, магнитометры и т. д. В основном, автономная калибровка гироскопов при различных вспомогательных возбуждениях объясняется следующим:
2.1 Несколько локаций
На рисунке 1 показано, что в ходе эксперимента удалось оценить 12 параметров положения посредством четырех измерений, а калибровку гироскопа можно выполнить только с помощью ручного вращения. Однако существует множество предположений, и надежность и универсальность алгоритма не могут быть гарантированы.
Рис. 1. Ориентация 3D-гироскопа во время четырех калибровочных измерений.
2.2 Акселерометр
Сначала акселерометр калибруется шестизначным методом, а затем с помощью акселерометра определяется скорость колеса. Предлагается решение калибровки гироскопа путем совмещения акселерометра с велосипедным колесом, что позволяет исключить погрешность, вызванную акселерометром, который будет наложен на гироскоп. Кроме того, теоретически вектор силы тяжести акселерометра должен быть равен вектору силы тяжести, рассчитанному по выходному сигналу гироскопа. Поэтому некоторые учёные используют комбинацию движения и статики, используя в качестве начального значения параметр статической ошибки, и устраняют его, вводя гравитационное поле Земли. Это устраняет ограничение of ориентация датчика, позволяющая калибровать гироскоп простым вращением. Однако гироскоп должен вращаться в фиксированной конструкции, поэтому в эксперименте используются известные вращения между позициями в многопозиционной калибровке, связывая первый и последний кватернионы каждого вращения с соответствующими 24 опорными позициями. Это устраняет необходимость точного выравнивания. во время процесса калибровки, тем самым достигая свободы вращения плоскости.
2.3 Магнитометр
При достаточном вращательном возбуждении вектор однородного магнитного поля может служить эталоном для недорогого гироскопа, а магнитометр можно использовать для калибровки гироскопа в однородном магнитном поле. Однако он требует высокой стабильности магнитного поля и не может использоваться в качестве эталона, когда на магнитное поле влияют внешние переменные магнитные поля.
2.4 Электростатическая сила
Эффекты силы Кориолиса моделируются путем применения вращательного возбуждения к приводу устройства и распознаванию резонансных режимов. Целью этого является использование того условия, что фазовый сдвиг режима вибрации пропорционален скорости вращения возбуждения, чтобы вращательное возбуждение, генерируемое вращающимся электростатическим полем, приложенным к электродам устройства, заменяло физическое вращение.

Прочтите ссылку:https://www.ericcointernational.com/info/what-are-mems-gyroscope-calibration.html

Свяжитесь со мной:
Электронная почта: info@ericcointernational.com
WhatsApp: 139 9288 4879