A Field Calibration Approach for Triaxial MEMS Gyroscopes Based on Gravity and Rotation Consistency

要約

この論文では、現場環境で効果的に利用できる、3 軸 MEMS ジャイロスコープを校正するための効率的な方法を開発しました。
中心的な戦略は、固定フレーム内で測定された重力と回転速度の内積が一定のままであるという基準を利用することです。
外部加速度の影響を排除するために、校正プロセスには、局所的な重力と回転速度を測定するための別の手順が含まれます。
さらに、非線形最適化問題を引き起こすことが多い 3 軸センサーの自動キャリブレーションの既存のアプローチとは異なり、提案された方法は線形最小二乗アルゴリズムを採用することでジャイロスコープのスケール係数の推定を簡素化します。
シミュレートされたノイズによって損なわれた測定値を考慮に入れて、6 パラメーターの 3 軸ジャイロスコープ モデルを校正する際の提案された方法のパフォーマンスを分析するために、広範な数値シミュレーションが実施されました。
市販の MEMS 慣性計測ユニット (LSM9DS1) 2 台とサーボモーターを使用して実験検証も実施しました。
実験結果は、提案された校正アプローチの有効性を効果的に示しています。

要約(オリジナル)

This paper developed an efficient method for calibrating triaxial MEMS gyroscopes, which can be effectively utilized in the field environment. The core strategy is to utilize the criterion that the dot product of the measured gravity and the rotation speed in a fixed frame remains constant. To eliminate the impact of external acceleration, the calibration process involves separate procedures for measuring local gravity and rotation speed. Moreover, unlike existing approaches for auto calibration of triaxial sensors that often result in nonlinear optimization problems, the proposed method simplifies the estimation of the gyroscope scale factor by employing a linear least squares algorithm. Extensive numerical simulations have been conducted to analyze the proposed method’s performance in calibrating the six-parameter triaxial gyroscope model, taking into consideration measurements corrupted by simulated noise. Experimental validation was also carried out using two commercially available MEMS inertial measurement units (LSM9DS1) and a servo motor. The experimental results effectively demonstrate the efficacy of the proposed calibration approach.

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