本發(fā)明涉及MEMS陀螺儀零位值校準(zhǔn),特別是涉及MEMS陀螺儀零位值自動(dòng)校準(zhǔn)方法。
背景技術(shù):
MEMS陀螺儀具有占用體積小、價(jià)格低、靈敏度高的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于與衛(wèi)星信號(hào)接收相關(guān)的領(lǐng)域,如動(dòng)中收系統(tǒng),該系統(tǒng)使用MEMS陀螺儀作為運(yùn)動(dòng)角速度的傳感器件,保證動(dòng)中收系統(tǒng)中的天線面始終對(duì)準(zhǔn)直播電視廣播衛(wèi)星。理論上,當(dāng)給MEMS陀螺儀供電后,MEMS陀螺儀輸出的模擬電壓與繞安裝平面法線轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度成正比。當(dāng)MEMS陀螺儀靜止不動(dòng),也就是角速度為0時(shí),單電源供電的MEMS陀螺儀輸出的模擬電壓稱為零位值,有時(shí)也叫中位值,理論上該值是MEMS陀螺儀供電電壓的1/2。零位值不但受供電電壓影響,還受當(dāng)前環(huán)境溫度影響,因此實(shí)際上零位值是一個(gè)變動(dòng)的量。由于零位值的變動(dòng),導(dǎo)致MEMS陀螺儀輸出的模擬電壓不能完全反映角速度,當(dāng)零位值偏差較大,以此計(jì)算的角速度實(shí)際上與真實(shí)的角速度有很大偏差,自動(dòng)跟蹤就會(huì)失常。
現(xiàn)有技術(shù)中,為了解決零位值不準(zhǔn)的問(wèn)題,在整機(jī)生產(chǎn)的某個(gè)環(huán)節(jié),會(huì)進(jìn)行手動(dòng)校準(zhǔn):在靜止?fàn)顟B(tài)下,讓一臺(tái)整機(jī)中的微處理器記錄當(dāng)前狀態(tài)下的MEMS陀螺儀零位值,并將該零位值存儲(chǔ)到整機(jī)的非易失存儲(chǔ)器中。在整機(jī)使用后,調(diào)出存儲(chǔ)值作為零位值使用。這種方法雖然解決了單個(gè)陀螺儀在整機(jī)中零位值的唯一性的問(wèn)題,但是缺陷卻是顯而易見(jiàn)的:隨著環(huán)境溫度的變化,陀螺儀零位值在改變,給陀螺儀供電的電源電壓也是變化的。因此,這種方法得到的零位值精度較差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是提供一種能夠得到精度較高的零位值的MEMS陀螺儀零位值自動(dòng)校準(zhǔn)方法。
技術(shù)方案:本發(fā)明所述的MEMS陀螺儀零位值自動(dòng)校準(zhǔn)方法,包括以下步驟:
S1:將MEMS陀螺儀出廠前處于確定靜止?fàn)顟B(tài)下采集到的零位值存入非易失性存儲(chǔ)器中;
S2:MEMS陀螺儀出廠后,在開(kāi)機(jī)工作時(shí)多次采集MEMS陀螺儀的輸出電壓,判斷所有MEMS陀螺儀是否都處于靜止?fàn)顟B(tài):如果是,則將MEMS陀螺儀輸出電壓的算術(shù)平均值作為相應(yīng)MEMS陀螺儀的零位值,并存入非易失性存儲(chǔ)器中;如果不是,則調(diào)用非易失性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)作為MEMS陀螺儀的零位值。
進(jìn)一步,所述步驟S2中,所有MEMS陀螺儀是否都處于靜止?fàn)顟B(tài)通過(guò)以下方法判斷:
S2.1:將多次采集到的MEMS陀螺儀的輸出電壓用數(shù)組進(jìn)行存儲(chǔ);
S2.2:求出數(shù)組的算術(shù)平均值、方差和極值差;
S2.3:判斷所有MEMS陀螺儀是否都滿足條件1—條件3:如果都滿足,則判定所有MEMS陀螺儀都處于靜止?fàn)顟B(tài);否則,則判定至少有一個(gè)MEMS陀螺儀處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài);
條件1:數(shù)組的算術(shù)平均值與相應(yīng)MEMS陀螺儀出廠時(shí)采集到的零位值之差的絕對(duì)值小于第一經(jīng)驗(yàn)值;
條件2:數(shù)組的方差小于第二經(jīng)驗(yàn)值;
條件3:數(shù)組的極值差小于第三經(jīng)驗(yàn)值。
進(jìn)一步,所述MEMS陀螺儀有至少兩個(gè),步驟S2中,所有MEMS陀螺儀是否都處于靜止?fàn)顟B(tài)通過(guò)以下方法判斷:
S2.1:將多次采集到的MEMS陀螺儀的輸出電壓用數(shù)組進(jìn)行存儲(chǔ),一個(gè)數(shù)組存儲(chǔ)一個(gè)MEMS陀螺儀的輸出電壓;
S2.2:求出各個(gè)數(shù)組的算術(shù)平均值、方差、極值差以及算術(shù)平均值的變化趨勢(shì);
S2.3:判斷所有MEMS陀螺儀是否都滿足條件1—條件4:如果都滿足,則判定所有MEMS陀螺儀都處于靜止?fàn)顟B(tài);否則,則判定至少有一個(gè)MEMS陀螺儀處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài);
條件1:數(shù)組的算術(shù)平均值與相應(yīng)MEMS陀螺儀出廠時(shí)采集到的零位值之差的絕對(duì)值小于第一經(jīng)驗(yàn)值;
條件2:數(shù)組的方差小于第二經(jīng)驗(yàn)值;
條件3:數(shù)組的極值差小于第三經(jīng)驗(yàn)值;
條件4:各個(gè)數(shù)組的算術(shù)平均值的變化趨勢(shì)一致。其中,算術(shù)平均值的變化趨勢(shì)為數(shù)組的算術(shù)平均值相對(duì)于相應(yīng)MEMS陀螺儀出廠前處于確定靜止?fàn)顟B(tài)下采集到的零位值的變化趨勢(shì)。
有益效果:本發(fā)明公開(kāi)了一種MEMS陀螺儀零位值自動(dòng)校準(zhǔn)方法,多次采集MEMS陀螺儀的輸出電壓,在MEMS陀螺儀處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),將所有輸出電壓的算術(shù)平均值作為MEMS陀螺儀的零位值,這樣能夠?qū)崟r(shí)采集到MEMS陀螺儀的輸出電壓,并且將供電電壓和環(huán)境溫度的影響實(shí)時(shí)反映到零位值中,提高了零位值的精度。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式的方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的介紹。
本具體實(shí)施方式公開(kāi)了一種MEMS陀螺儀零位值自動(dòng)校準(zhǔn)方法,用于安裝在同一個(gè)載體上的兩個(gè)MEMS陀螺儀的零位值自動(dòng)校準(zhǔn),如圖1所示,包括以下步驟:
S1:將兩個(gè)MEMS陀螺儀出廠前處于確定靜止?fàn)顟B(tài)下采集到的零位值GYRO1_ZERO_REF_VAL和GYRO2_ZERO_REF_VAL存入非易失性存儲(chǔ)器中;
S2:兩個(gè)MEMS陀螺儀出廠后,在開(kāi)機(jī)工作時(shí)分別對(duì)兩個(gè)MEMS陀螺儀多次采集輸出電壓,判斷兩個(gè)MEMS陀螺儀是否都處于靜止?fàn)顟B(tài):如果是,則將MEMS陀螺儀輸出電壓的算術(shù)平均值作為相應(yīng)MEMS陀螺儀的零位值,并存入非易失性存儲(chǔ)器中;如果不是,則調(diào)用非易失性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)作為MEMS陀螺儀的零位值。
步驟S2包括以下步驟:
S2.1:開(kāi)機(jī)后延時(shí)5秒,等待系統(tǒng)穩(wěn)定后,對(duì)兩個(gè)MEMS陀螺儀分別采集100次輸出電壓,分別存儲(chǔ)在數(shù)組gyro1_temp_val[]和gyro2_temp_val[]中;
S2.2:求出兩個(gè)數(shù)組的算術(shù)平均值gyro1_average和gyro2_average,方差diff1_square_sum和diff2_square_sum,極值差diff1_max和diff2_max,第一個(gè)數(shù)組的算術(shù)平均值gyro1_average相對(duì)于GYRO1_ZERO_REF_VAL的變化趨勢(shì)gyro1_trands,以及第二個(gè)數(shù)組的算術(shù)平均值gyro2_average相對(duì)于GYRO2_ZERO_REF_VAL的變化趨勢(shì)gyro2_trands;
S2.3:判斷各個(gè)MEMS陀螺儀是否都滿足條件1—條件4:如果都滿足,則判定各個(gè)MEMS陀螺儀處于靜止?fàn)顟B(tài);否則,則判定至少有一個(gè)MEMS陀螺儀處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài);
條件1:abs(gyro1_average-GRRO1_ZERO_REF_VAL)<100,abs(gyro2_average-GRRO2_ZERO_REF_VAL)<100;
條件2:diff1_square_sum<400,diff2_square_sum<400;
條件3:diff1_max<30,diff2_max<30;
條件4:gyro1_trands和gyro2_trands值趨勢(shì)一致。