专利名称：一种适用于mems imu重复多次标定的方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于MEMS IMU重复多次标定的方法，特别是一种使MEMS IMU 无需更改软件便可多次重复标定的方法。
背景技术：
MEMS IMU作为一种由微传感器(微机械陀螺和加速度计)、微执行器(单片机或 DSP)和电路集成的惯性测量装置，能实时提供载体的角速度与线加速度，目前在战术武器、 汽车、工业控制等领域已获得广泛应用。MEMS IMU通过采集电路对微传感器(微机械陀螺和加速度计)的电信号进行采集，然后通过标度因数转换将电信号转换成角速度和加速度单位输出。标度因数转换所需的参数已经通过初始标定试验计算获得并存入闪存。由于环境因素的影响，MEMS IMU标度因数转换所需的参数会发生变化，需要进行重复标定，通常重复标定前需要更改DSP软件， 使MEMS IMU恢复电信号输出，然后进行标定试验，重新计算参数并更改DSP软件中相应值，最后将软件更改为标定后输出的状态，获得角速度和加速度信号。每一次重复标定都需要这个“改软件一重新标定一计算参数一改软件”过程。因此，上述MEMS IMU重复多次标定的方法在实际应用中存在的难点(1)如何减少重新标定时对软件的依赖，避免多次改软件引入错误风险；( 如何设计重复标定的方法，使重复标定简单便捷，适用于批量产品。

发明内容
本发明的技术解决问题克服现有技术的不足，提供了一种可靠性和效率更高的 MEMS IMU多次标定方法，解决传统方法中进行重复标定前需要修改嵌入式软件的问题，减少对软件的依赖，能够有效防止更改软件引入错误风险，简单便捷，适用于批量MEMS IMU产品的重复标定。本发明的技术解决方案一种适用于MEMS IMU重复多次标定的方法，其特征在于通过重复标定获得对原始标定参数的修正系数，包括以下步骤(1)升级原始修正系数将MEMS IMU恢复到出厂设置；(2) MEMS IMU重复标定对陀螺和加速度计分别进行重新标定；(3)获得新的修正系数计算出对陀螺和加速度计标定参数进行修正的新系数， 将新系数写入二进制文件；(4)升级新的修正系数MEMS IMU升级包含新系数的二进制文件，将新系数二进制文件写入闪存；(5)MEMS IMU上电后，读取闪存中的新修正系数，修正各项标定参数，获得更准确的角速度和加速度输出。所述步骤(1)升级原始修正系数的实现步骤如下a、MEMS IMU加电后，接收上位机发送的升级指令，如果接收到升级指令则进入步骤b，如果没有接收到升级指令则进入正常工作流程；b、MEMS IMU响应升级指令，进入升级状态，接收升级系数；C、判断升级系数是否接收完整，没有接收完整则继续接收，接收完整则转入下一
止
少；d、MEMS IMU将接收到的原始修正系数进行校验后，将原始修正系数写入闪存。所述步骤(4)升级新的修正系数的实现步骤如下a、MEMS IMU加电后，接收上位机发送的升级指令，如果接收到升级指令则进入步骤b，如果没有接收到升级指令则进入正常工作流程；b、MEMS IMU响应升级指令，进入升级状态，接收升级系数；C、判断升级系数是否接收完整，没有接收完整则继续接收，接收完整则转入下一
止
少；d、MEMS IMU将接收到的新的修正系数进行校验后，将新的修正系数写入闪存。本发明与现有技术相比的优点在于(I)MEMS IMU重复多次标定时只需先升级固定的原始修正系数二进制文件，然后直接进行标定试验，无需修改嵌入式软件使其恢复到原始值输出。降低了对软件的依赖程度，避免了修改软件引起的错误风险，提高了现有技术的安全性。(2)使用外部指令来控制MEMS IMU进行新修正系数升级，与外部总线输入输出数据的接口与MEMS IMU实现其正常功能的接口通用，简单便捷，适用于批量MEMS IMU产品的重复标定和修正系数升级，提高了现有技术的效率。(3)在MEMS IMU进行修正系数升级过程中出现任何问题，升级将停止。可以将 MEMS IMU上电复位后重新开始升级流程，升级未成功不会对升级流程产生影响，提高了现有技术的可靠性。


图1为本发明的MEMS IMU重复多次标定方法流程图；图2为重复标定时升级修正系数主函数流程图；图3为重复标定时升级修正系数控制函数流程图。
具体实施例方式适用于MEMS IMU多次标定的方法用于对MEMS IMU进行重复、多次的标定，其目的是可靠、高效地对MEMS IMU进行重复标定。本发明的特点在于1、可多次对MEMS IMU进行重复标定，计算出标定参数的修正系数，而无需对软件进行更改；2、根据外部指令来控制 MEMS IMU进行修正系数升级，与外部总线输入输出数据的接口与MEMS IMU实现其正常功能的接口通用，简单便捷，适用于批量MEMS IMU产品的重复标定和系数升级。3、在MEMSIMU 进行系数升级过程中出现任何问题，升级将停止。可以将MEMS IMU上电复位后重新开始升级流程。如图1所示，为本发明的适用于MEMS IMU多次标定的方法，包括下列步骤1、升级原始修正系数文件主要是为将MEMS IMU恢复到出厂设置。通过外部指令控制MEMS IMU升级原始修正系数的参数文件，将包含原始修正系数的二进制文件写入闪存。所述的原始系数文件为一固定的二进制文件，MEMS IMU出厂时由厂家提供。如图2所示，MEMS IMU上电后，进行原始修正系数升级，升级过程如下a、MEMS IMU加电后，接收上位机发送的升级指令，如果接收到升级指令则进入步骤b，如果没有接收到升级指令则进入正常工作流程；b、MEMS IMU响应升级指令，进入升级状态，接收升级系数；C、判断升级系数是否接收完整，没有接收完整则继续接收，接收完整则转入下一
止
少；d、MEMS IMU将接收到的原始修正系数进行校验后，将原始修正系数写入闪存。按所述步骤进行升级时，如果升级失败，需将MEMS IMU重新上电，然后按所述步骤重新开始升级流程。上位机对MEMS IMU的控制流程如图3所示。以微机械陀螺为例，出厂时MEMS IMU的陀螺的原始修正系数为K1, Id1 (K1 = 1，ID1 =0)，假设此时陀螺输入为ω” Coi经过前期各项标定试验计算出的标定参数转换后输出 ω a，coa为未经过原始修正系数计算的值。陀螺的输出值ω。为0^经过原始修正系数计算后输出COo = K1COJb1..............................(1)如果陀螺标定参数准确，则ω。= coa Coi,以一组试验数据为例，ω j = {-200，-100, -50,0,50,100，200}，(Oa= {-200. 11，-100. 06，-50. 01，-0. 006，50. 02，100. 06，200. 08}ω。= {-200. 11，-100. 06，-50. 01，-0. 006，50. 02，100. 06，200. 08}，输出误差小于1%。。如果陀螺参数发生了变化，Qi和coa有较大误差，而此时ω。 = a。以一组试验数据为例，ω j = {-200，-100, -50,0,50,100，200}，(Oa= {-200. 5，-100. 3，-50. 18，0. 1，50. 16，100. 32，200. 62}ω。= {-200. 5，-100. 3，-50. 18，0. 1，50. 16，100. 32，200. 62}则公式1中的K1, Id1参数已经不能准确修正陀螺输出；2、MEMS IMU重新标定对MEMS IMU中陀螺仪与加速度计进行重复标定。标定方法有很多，例如静态多位置试验方法、角速率试验方法和分度头试验方法。针对不同量程和要求的MEMS IMU可以选择适合的标定试验方法。以微机械陀螺重新标定为例，采用角速率试验方法，利用转台给MEMS IMU输入一系列标称的角速度= 1，2，…，η)，将获得一系列相应的MEMS IMU输出值ωο( = 1, 2，…，η)。以一组试验数据为例，ω j = {-200，-100, -50,0,50,100，200}，(Oa= {-200. 5，-100. 3，-50. 18，0. 1，50. 16，100. 32，200. 62}ω。= {-200. 5，-100. 3，-50. 18，0. 1，50. 16，100. 32，200. 62}3、获得新的修正系数计算出对陀螺和加表标定参数进行修正的新系数，将新系数写入二进制文件。下面以上述陀螺重新标定的数据为例计算陀螺的标定参数修正系数。计算的目的是使得ω。 Coi，提高MEMS IMU的测量精度。
将0^看做输入，《。看做输出，通过1和1^的修正使得ω。たω 0可以按下式 计算coo = K:coa+bu.......................................(2)式中，ω。--对应转台给定每一标称输入时的陀螺输出，° /s;Κω-陀螺标度因数修正系数，无量纲；未经过Κω和修正系数计算的输出，° /s;K-陀螺标定零位修正系数，°ム。由下式计算各个系数
权利要求
1.一种适用于MEMS IMU重复多次标定的方法，其特征在于通过重复标定获得对原始标定参数的修正系数，包括以下步骤(1)升级原始修正系数将MEMSIMU恢复到出厂设置；(2)MEMS IMU重复标定对陀螺和加速度计分别进行重新标定；(3)获得新的修正系数计算出对陀螺和加速度计标定参数进行修正的新系数，将新系数写入二进制文件；(4)升级新的修正系数MEMSIMU升级包含新系数的二进制文件，将新系数二进制文件写入闪存；(5)MEMSIMU上电后，读取闪存中的新修正系数，修正各项标定参数，获得更准确的角速度和加速度输出。
2.根据权利要求1所述的一种适用于MEMSIMU重复多次标定的方法，其特征在于所述步骤(1)升级原始修正系数的实现步骤如下a、MEMSIMU加电后，接收上位机发送的升级指令，如果接收到升级指令则进入步骤b， 如果没有接收到升级指令则进入正常工作流程；b、MEMSIMU响应升级指令，进入升级状态，接收升级系数；c、判断升级系数是否接收完整，没有接收完整则继续接收，接收完整则转入下一步；d、MEMSIMU将接收到的原始修正系数进行校验后，将原始修正系数写入闪存。
3.根据权利要求1所述的一种适用于MEMSIMU重复多次标定的方法，其特征在于所述步骤(4)升级新的修正系数的实现步骤如下a、MEMSIMU加电后，接收上位机发送的升级指令，如果接收到升级指令则进入步骤b， 如果没有接收到升级指令则进入正常工作流程；b、MEMSIMU响应升级指令，进入升级状态，接收升级系数；c、判断升级系数是否接收完整，没有接收完整则继续接收，接收完整则转入下一步；d、MEMSIMU将接收到的新的修正系数进行校验后，将新的修正系数写入闪存。
全文摘要
一种适用于MEMS IMU重复多次标定的方法，包括以下步骤(1)升级原始修正系数将MEMS IMU恢复到出厂设置；(2)MEMS IMU重复标定对陀螺和加速度计分别进行重新标定；(3)获得新的修正系数计算出对陀螺和加速度计标定参数进行修正的新系数，将新系数写入二进制文件；(4)升级新的修正系数MEMS IMU升级包含新系数的二进制文件，将新系数二进制文件写入闪存；(5)MEMS IMU上电后，读取闪存中的新修正系数，修正各项标定参数，获得更准确的角速度和加速度输出。本发明解决传统方法中进行重复标定前需要修改嵌入式软件的问题，减少对软件的依赖，简单便捷，适用于批量MEMS IMU产品的重复标定。
文档编号G01C25/00GK102538824SQ20111046084
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者刘海涛, 唐珊珊, 汪守利, 王磊 申请人:北京遥测技术研究所, 航天长征火箭技术有限公司