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1、(10)申请公布号 CN 103399177 A (43)申请公布日 2013.11.20 CN 103399177 A *CN103399177A* (21)申请号 201310356585.6 (22)申请日 2013.08.15 G01P 21/00(2006.01) (71)申请人 上海步略科技有限公司 地址 201203 上海市张江高科技园区蔡伦路 1690 号 2 号楼 505 室 (72)发明人 王治国 童晓华 (54) 发明名称 加速度传感器实现倾角测量应用中的灵敏轴 参数多点方程式校正标定方法 (57) 摘要 一种加速度传感器实现倾角测量应用中的灵 敏轴参数多点方程式校正标定。
2、方法。针对加速度 传感器的倾角测量应用中， 为高精度倾角测量， 灵 敏轴参数 ( 零点， 灵敏度 ) 都需要标定， 而目前一 般选择在倾角极限点位置附近低灵敏度位置进行 校正标定的方法， 不但无法实现准确的倾角测量， 反而会产生新的偏差， 本发明提出多点标定和方 程组计算方法来精密校正标定灵敏轴参数， 从而 得到精确的灵敏轴的零点和灵敏度值， 在加速度 计实现倾角测量中极大程度提高和保障了角度的 精度， 为各种精密领域包括航天、 军工、 高端装备 和工业提供高精度的倾角传感。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12。
3、)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103399177 A CN 103399177 A *CN103399177A* 1/1 页 2 1. 一种加速度传感器实现倾角测量应用中的灵敏轴参数校正标定方法， 其特征包括多 点位置标定， 避开灵敏度低的角度位置。 2. 权利要求 1 中的方法， 灵敏轴多点位置的设定， 其特征包括如下位置 ： 2.1 灵敏轴在 5 10 ； 2.2 灵敏轴在 35 40 ； 2.3 灵敏轴在 50 55 ； 2.4 灵敏轴在 80 85 ； 2.5 由上述一个象限内的四个位置扩展到其他三个象限对应的位置。 3. 权利要求 2。
4、 中多点位置对应的方程， 其特征为包含如下方程组 ： 3.1sin() (Xout1-Xoffset)Xsen ； 3.2sin()*cos(30 )+sin(30 )*cos() (Xout2-Xoffset)Xsen ； 3.3sin()*cos(45 )+sin(45 )*cos() (Xout3-Xoffset)Xsen ； 3.4sin() (Yoffset-Yout4)Ysen ； 3.5sin(+30 ) (Yoffset-Yout3)Ysen ； 3.6sin(+45 ) (Yoffset-Yout2)Ysen。 权 利 要 求 书 CN 103399177 A 2 1/3 页。
5、 3 加速度传感器实现倾角测量应用中的灵敏轴参数多点方程 式校正标定方法 技术领域 0001 本专利是有关加速度传感器的标定方法， 特别是其高精度倾角测量应用领域。 背景技术 0002 基于加速度传感器的倾角测量应用中， 实现高精度倾角测量， 灵敏轴参数 ( 零点， 灵敏度 ) 都需要标定， 目前一般选择在倾角极限点位置附近进行校正标定， 即重力方向对 齐位置和垂直位置。 0003 由图 1 可见， 灵敏轴在指向重力加速度方向附近时 (90附近 ) 时， 灵敏度接近 于 0， 低灵敏度点的校正， 必然会导致整个灵敏轴参数有很大标定偏差， 造成倾角测量应用 中较大的角度误差， 无法实现准确的倾角。
6、测量。 发明内容 0004 本发明目的在于通过精密计算加速度传感器灵敏轴零点和灵敏度参数， 实现大幅 度地提高和保障加速度计在倾角应用的角度精度。 0005 本发明是加速度传感器在倾角测量应用中的灵敏轴多点方程式校正标定方法， 可 精确测量双轴加速度传感器各灵敏轴参数 ( 零点， 灵敏度 )， 包括标定点的角度选择和参数 对应方程组计算产生。 首先设置四个标定点和测量， 分别列出两轴两组各三个方程式， 然后 通过方程组求取相应参数， 最后可得到灵敏轴的零点和灵敏度参数。 0006 本发明可借由如下具体详细的具体实施和附图说明进一步阐述 . 附图说明 0007 图 1 ： 角度与加速度输出之间的。
7、关系 ； 0008 图 2 ： 灵敏轴 X 在 5 10计算示意图 ； 0009 图 3 ： 灵敏轴 X 在 35 40计算示意图 ； 0010 图 4 ： 灵敏轴 X 在 50 55计算示意图 ； 0011 图 5 ： 灵敏轴 X 在 80 85计算示意图。 具体实施方式 0012 包括详细的标定过程， 计算方程组， 校正标定设备的描述。 0013 校正设备 ： 0014 在垂直平面内， X轴角度以顺时针为正方向， Y轴角度以逆时针为正方向， 设置4个 标定位置点 ： 0015 标定点 1 ： X 轴在 5 10， Y 轴在 85 80 ； 0016 标定点 2 ： X 轴在 35 40， 。
8、Y 轴在 55 50 ； 0017 标定点 3 ： X 轴在 50 55， Y 轴在 40 35 ； 说 明 书 CN 103399177 A 3 2/3 页 4 0018 标定点 4 ： X 轴在 80 85， Y 轴在 10 5。 0019 参数定义和说明 ： 0020 ： X 灵敏轴与水平位置的初始夹角， 角度范围为 5 10 0021 ： Y 灵敏轴与水平位置的初始夹角， 角度范围为 5 10 0022 ： 灵敏轴 X 轴和 Y 轴之间非正交夹角 0023 G ： 重力 0024 Xoffset ： X 轴灵敏度的零点值 0025 Xsen ： X 轴灵敏度的灵敏度 0026 Fx ：。
9、 X 轴的力 0027 Xout ： X 轴加速度输出值 0028 Yoffset ： Y 轴灵敏度的零点值 0029 Ysen ： Y 轴灵敏度的灵敏度 0030 Fy ： Y 轴的力 0031 Yout ： Y 轴加速度输出值 0032 校正过程 ： 0033 标定点 1 ： 0034 由图 2 可见 ： 0035 Fx1 Gsin() (Xout1-Xoffset)Xsen (1) 0036 标定点 2 ： 0037 由图 3 可见 ： 0038 Fx2 Gsin(+30 ) (Xout2-Xoffset)Xsen sin()*cos(30 )+sin (30 )*cos() (2) 0。
10、039 Fy2 Gsin(+45 ) (Yoffset-Yout2)Ysen (c) 0040 标定点 3 ： 0041 由图 4 可见 ： 0042 Fx3 Gsin(+45 ) (Xout3-Xoffset)Xsen sin()*cos(45 )+sin (45 )*cos() (3) 0043 Fy3 Gsin(+30 ) (Yoffset-Yout3)Ysen (b) 0044 标定点 4 ： 0045 由图 5 可见 ： 0046 Fy4 Gsin() (Yoffset-Yout4)Ysen (a) 0047 列方程组计算灵敏轴参数 0048 1. 求 Xoffset 0049 联列。
11、方程 (1)， (2)， (3) 0050 sin() (Xout1-Xoffset)Xsen (1) 0051 sin()*cos(30 )+sin(30 )*cos() (Xout2-Xoffset)Xsen (2) 0052 sin()*cos(45 )+sin(45 )*cos() (Xout3-Xoffset)Xsen (3) 0053 即可得出 0054 XoffsetXout2*sin45-Xout3*sin30+Xout1*cos45*sin30-Xout1*co 说 明 书 CN 103399177 A 4 3/3 页 5 s30*sin45cos45*sin30-cos30。
12、*sin45+sin45-sin30(Xout2*2 /2+Xout1*2/4-Xout3/2-Xout1*6/4)(2/4+2/2-6/4-1/2) Xout2*0.7071- Xout3*0.5-Xout1*0.25882(-0.0517) 0055 2. 求 角 0056 联列方程组 0057 sin()*cos(30 )+sin(30 )*cos() (Xout2-Xoffset)Xsen (2) 0058 sin()*cos(45 )+sin(45 )*cos() (Xout3-Xoffset)Xsen (3) 0059 同时将已经求得的 Xoffset 代入方程， 即可得出 006。
13、0 atana*sin45 -sin30 cos30 -a*cos45 0061 其中 a Xout2-Xoffset/Xout3-Xoffset 0062 3. 求 Xsen 0063 将 Xoffset， ， 代入方程 (1)， sin() (Xout1-Xoffset)Xsen 0064 即可得出 0065 Xsen (Xout1-Xoffset)sin() 0066 同理， 联列方程组 (a) ； (b) ； (c) 0067 sin() (Yoffset-Yout4)Ysen (a) 0068 sin(+30 ) (Yoffset-Yout3)Ysen (b) 0069 sin(+4。
14、5 ) (Yoffset-Yout2)Ysen (c) 0070 求出 Yoffset ； ； Ysen ； 0071 Yoffset 0072 Yout4*cos45*sin30-Yout4*cos30*sin45+Yout3*sin45-Yout3*si n30cos45*sin30-cos30*sin45+sin45-sin30(2-6)/4Yout4+ 2/2Yout3-1/2Yout22/4-(2*3)/4+2/2-1/2-0.25882*Yout4+0.7071*Y out3-0.5*Yout2(-0.0517) 0073 atan(b*sin45 -sin30 )/(cos30 -b*cos45 ) 0074 b (Yoffset-Yout3)/Yoffset-Yout2) 0075 Ysen (Yoffset-Yout4)sin() 。 说 明 书 CN 103399177 A 5 1/3 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103399177 A 6 2/3 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103399177 A 7 3/3 页 8 图 5 说 明 书 附 图 CN 103399177 A 8 。