陀螺仪原理儿童版

编号 0710118

毕 业 论 文

（ 2011届本科 ）

题 目： 陀螺仪的原理及其应用 系（部）院： 物理与机电工程学院 专 业： 物理学 作者姓名： 李淑娟 指导教师： 李守义 职称： 副教授 完成日期： 2011 年 5 月 20 日

二○一 一年五月

目 录

河西学院本科生毕业论文（设计）诚信声明 ............................................................................... 2 河西学院本科生毕业论文（设计）任务书 ................................................................................... 3 河西学院本科生毕业论文（设计）开题报告 ..........................................................

MEMS陀螺仪参数校准方法研究

摘 要： 针对陀螺仪标定成本与精度之间矛盾的问题，建立了陀螺仪的误差模型，探索了一组最佳标定位置，提出了针对陀螺仪的零偏、标度因数和安装误差角等参数引起测量数据出现偏差的4位置标定方法。并将该方法应用于机载系统的姿态测量单元，估计出了陀螺的标定参数，并对标定后的陀螺仪进行试验测试。测试结果表明，标定后陀螺仪的性能满足预期试验要求，验证了该标定方法的正确性和有效性。

关键词： 陀螺仪；标定；4位置；零偏；标度因数；安装误差 引言

三轴陀螺仪常用来测量物体三个方向的角速率信息，及估计设备姿态信息。相对于传统陀螺仪，采用MEMS集成制造工艺的陀螺仪具有重量轻、体积小、成本低、可靠性高等优点，在机载导航及车载导航等领域得到了广泛应用。系统姿态测量的精度除了与姿态解算算法有关外，还与MEMS陀螺仪的加工工艺及安装精度相关。因而，对MEMS陀螺仪误差估计和标定的研究具有重要意义[1-2]。

陀螺仪的标定方法主要有基于转台的多位置角速率试验标定方法[3]和现场多位置标定方法[4-5]。传统的标定方法以高精度转台为测试基础，标定过程非常复杂。现场标定能够降低工作量，但标定精度相对较差。文献[6]在陀螺速率试

MEMS陀螺仪参数校准方法研究

摘 要： 针对陀螺仪标定成本与精度之间矛盾的问题，建立了陀螺仪的误差模型，探索了一组最佳标定位置，提出了针对陀螺仪的零偏、标度因数和安装误差角等参数引起测量数据出现偏差的4位置标定方法。并将该方法应用于机载系统的姿态测量单元，估计出了陀螺的标定参数，并对标定后的陀螺仪进行试验测试。测试结果表明，标定后陀螺仪的性能满足预期试验要求，验证了该标定方法的正确性和有效性。

关键词： 陀螺仪；标定；4位置；零偏；标度因数；安装误差 引言

三轴陀螺仪常用来测量物体三个方向的角速率信息，及估计设备姿态信息。相对于传统陀螺仪，采用MEMS集成制造工艺的陀螺仪具有重量轻、体积小、成本低、可靠性高等优点，在机载导航及车载导航等领域得到了广泛应用。系统姿态测量的精度除了与姿态解算算法有关外，还与MEMS陀螺仪的加工工艺及安装精度相关。因而，对MEMS陀螺仪误差估计和标定的研究具有重要意义[1-2]。

陀螺仪的标定方法主要有基于转台的多位置角速率试验标定方法[3]和现场多位置标定方法[4-5]。传统的标定方法以高精度转台为测试基础，标定过程非常复杂。现场标定能够降低工作量，但标定精度相对较差。文献[6]在陀螺速率试

moc.xm7750.www向反机舵及向方装安 noitceriD :riD 。机舵接连再后配匹机舵与置设认确先请。机舵坏损能可置设的当不 。zH06，机舵拟模 su0251 A0251 1 。zH052，机舵字数 su0251 052 2 。值认默。zH082，机舵字数 su0251 082 3 。zH333，机舵字数 su0251 333 4 。机舵 su067 su067 5 型类机舵 epyTovreS :ovreS 明说置设 。置设弃放则电断接直 。置设存保动自将时态状置设开离 。态状置设开离接直可都中单菜在或中项置设在 。态状行飞回返并态状置设开离将秒 3 舵满左。应对字色红的近邻与灯色红 。应对字色蓝的近邻与灯色蓝 。档 5 共，值的项置设示表 DEL 侧右 。项 9 共，项置设 分区色颜用，项置设示表 DEL 侧左 ：时置设 。值数参和态状示显 DEL 个 01。用使议建型机上以别级 054。式方震减的机升直动油及以机升直的 mm003 于大度长 翼旋片平身机 片胶震减 片钢震减 片胶震减 仪螺陀灯示指！质品行飞障保动震滤过效有可，片震减钢锈不的带附用使议建烈强。上仪螺陀到 递传接直动震免以，)定固带胶或带扎捆用可不(上机飞在

moc.xm7750.www向反机舵及向方装安 noitceriD :riD 。机舵接连再后配匹机舵与置设认确先请。机舵坏损能可置设的当不 。zH06，机舵拟模 su0251 A0251 1 。zH052，机舵字数 su0251 052 2 。值认默。zH082，机舵字数 su0251 082 3 。zH333，机舵字数 su0251 333 4 。机舵 su067 su067 5 型类机舵 epyTovreS :ovreS 明说置设 。置设弃放则电断接直 。置设存保动自将时态状置设开离 。态状置设开离接直可都中单菜在或中项置设在 。态状行飞回返并态状置设开离将秒 3 舵满左。应对字色红的近邻与灯色红 。应对字色蓝的近邻与灯色蓝 。档 5 共，值的项置设示表 DEL 侧右 。项 9 共，项置设 分区色颜用，项置设示表 DEL 侧左 ：时置设 。值数参和态状示显 DEL 个 01。用使议建型机上以别级 054。式方震减的机升直动油及以机升直的 mm003 于大度长 翼旋片平身机 片胶震减 片钢震减 片胶震减 仪螺陀灯示指！质品行飞障保动震滤过效有可，片震减钢锈不的带附用使议建烈强。上仪螺陀到 递传接直动震免以，)定固带胶或带扎捆用可不(上机飞在

陀螺仪芯片L3GD20H资料

陀螺仪芯片L3GD20H的引脚接线图如上图所示

1. VDD_IO引脚接3.3V电压

2. SCL/SPC引脚接STM32的PA5引脚

SCL为I2C的串行时钟

SPC为SPI的串口时钟

3. SDA/SDI/SDO引脚接STM32的PA7引脚

SDA为I2C的串行数据

SDI为SPI串行数据输入

SDO为三线接口的串行数据输出

4. SDO/SA0引脚接STM32的PA6引脚

SDO为SPI的串行数据输出

SA0为I2C设备地址的低位

5. CS引脚接STM32的PC13引脚

CS引脚用来选择I2C通信模式或者是SPI通信模式，CS引脚为1，高电平时， SPI处于空闲模式，I2C处于通信使能，CS引脚为0，低电平时，SPI处于通信 模式，I2C处于非使能模式。

6. DRDY/INT2引脚接STM32的PB0引脚

DRDY表示数据已经准备好，INT2表示FIFO中断

7. INT1引脚悬空

INT1表示可编程中断

8. DEN引脚悬空

DEN引脚为陀螺仪数据使能引脚，如果不使用，则接地

9. Reserved引脚接地

10. Reserved引脚接地

11. Reserved引脚接地

12. GND引脚

供应0V电压，一般情况下接地就可以了

13. GND引脚

浅述陀螺仪与惯性技术的发展现状 激光陀螺仪

[激光陀螺仪的定义]

激光于1960年在世界上首次出现。1962年，美、英、法、前苏联几乎同时开始酝酿研制用激光来作为方位测向器，称之为激光陀螺仪。

激光陀螺仪的原理是利用光程差来测量旋转角速度（Sagnac效应）。在闭合光路中，由同一光源发出的沿顺时针方向和反时针方向传输的两束光和光干涉，利用检测相位差或干涉条纹的变化，就可以测出闭合光路旋转角速度。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，环形激光器由三角形或正方形的石英制成的闭合光路组成，内有一个或几个装有混合气体（氦氖气体）的管子，两个不透明的反射镜和一个半透明镜。用高频电源或直流电源激发混合气体，产生单色激光。为维持回路谐振，回路的周长应为光波波长的整数倍。用半透明镜将激光导出回路，经反射镜使两束相反传输的激光干涉，通过光电探测器和电路输入与输出角度成比例的数字信号。 [技术难点]

激光陀螺仪需要突破的主要技术为漂移、噪声和闭锁阈值。 1. 激光陀螺仪的飘移

激光陀螺仪的飘移表现为零点偏置的不稳定度，主要误差来源有：谐振光路的折射系数具有各向异性，氦氖等离子在激光管中的流动、介质扩散的各向异性等。 2. 激光陀螺仪的噪声

激光陀螺

（19）中华人民共和国国家知识产权局

（12）发明专利说明

书

（10）申请公布号

CN108592947B

（43）申请公布日 2020.06.09（21）申请号CN201810386299.7

（22）申请日2018.04.26

（71）申请人OPPO广东移动通信有限公司

地址523860 广东省东莞市长安镇乌沙海滨路18号

（72）发明人陆智弘

（74）专利代理机构北京品源专利代理有限公司

代理人孟金喆

（51）Int.CI

权利要求说明书说明书幅图（54）发明名称

陀螺仪校准方法、装置、存储介质及终端设备

（57）摘要

本申请实施例中提供的一种陀螺仪校准方

法、装置、存储介质及终端设备，该方法通过在

终端设备发生移动时，获取加速度传感器的加速

度变化数据；根据所述加速度变化数据确定加速

度角度变化数据；根据所述加速度角度变化数据

确定虚拟陀螺仪的陀螺仪角度变化数据；根据所

述加速度角度变化数据确定所述陀螺仪角度变化

数据的精准度，并根据所述精准度执行校准启动

操作。通过采用上述技术方案，可以根据加速度

浅述陀螺仪与惯性技术的发展现状 激光陀螺仪

[激光陀螺仪的定义]

激光于1960年在世界上首次出现。1962年，美、英、法、前苏联几乎同时开始酝酿研制用激光来作为方位测向器，称之为激光陀螺仪。

激光陀螺仪的原理是利用光程差来测量旋转角速度（Sagnac效应）。在闭合光路中，由同一光源发出的沿顺时针方向和反时针方向传输的两束光和光干涉，利用检测相位差或干涉条纹的变化，就可以测出闭合光路旋转角速度。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，环形激光器由三角形或正方形的石英制成的闭合光路组成，内有一个或几个装有混合气体（氦氖气体）的管子，两个不透明的反射镜和一个半透明镜。用高频电源或直流电源激发混合气体，产生单色激光。为维持回路谐振，回路的周长应为光波波长的整数倍。用半透明镜将激光导出回路，经反射镜使两束相反传输的激光干涉，通过光电探测器和电路输入与输出角度成比例的数字信号。 [技术难点]

激光陀螺仪需要突破的主要技术为漂移、噪声和闭锁阈值。 1. 激光陀螺仪的飘移

激光陀螺仪的飘移表现为零点偏置的不稳定度，主要误差来源有：谐振光路的折射系数具有各向异性，氦氖等离子在激光管中的流动、介质扩散的各向异性等。 2. 激光陀螺仪的噪声

激光陀螺

全球及中国激光陀螺仪行业发展监测分析与发展趋势预测报告（2017-2023年）

中国市场调研在线

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全球及中国激光陀螺仪行业发展监测分析与发展趋势预测报告（2017-2023

年）

行业市场研究属于企业战略研究范畴，作为当前应用最为广泛的咨询服务，其研究成果以报告形式呈现，通常包含以下内容：

一份专业的行业研究报告，注重指导企业或投资者了解该行业整体发展态势及经济运行状况，旨在为企业或投资者提供方向性的思路和参考。

一份有价值的行业研究报告，可以完成对行业系统、完整的调研分析工作，使决策者在阅读完行业研究报告后，能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势，确保了决策方向的正确性和科学性。

中国市场调研在线cninfo360.com基于多年来对客户需求的深入了解，全面系统地研究了该行业市场现状及发展前景，注重信息的时效性，从而更好地把握市场变化和行业发展趋势。

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全球及中国激光陀螺仪行业发展监测分析与发展趋势预测报告（2017-2023年）

报告编号： 560287