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陀螺仪标定一、陀螺仪模型二、标定原理分别标定陀螺仪XYZ三轴的误差。
标定一个轴时，使转台绕待标定的轴以一定角速率旋转，其余两轴不动，改变角速率的值，得到10组不同角速率下陀螺仪的三轴输出值。
将陀螺仪输出值和转台输入值代入陀螺仪模型中，用最小二乘法求解误差系数矩阵。
三、标定过程将惯性器件安装在三轴转台内环框架上，使陀螺X、Y、Z轴分别与三轴转台的内框、中框、外框同轴。
X轴标定：1、设置转台运动方式为速率方式，先将转台归0，接通电源，预热10min。
2、转台内框转动轴按照表格中第一个速率正转，待转速稳定后同时采集陀螺仪3个敏感轴角速率输出值，取采样频率为100Hz，每种速率模式采样1min。
采集完成后转台停转。
然后转台反转，再采集陀螺仪输出值，采集完成后停转。
10种速率全部采集完后，将转台归0。
Y轴标定：转台中框转动轴按照表格中第一个速率正转，待转速稳定后同时采集陀螺仪3个敏感轴角速率输出值，取采样频率为100Hz，每种速率模式采样1min。
采集完成后转台停转。
然后转台反转，再采集陀螺仪输出值，采集完成后停转。
10种速率全部采集完后，将转台归0。
表2. Y轴标定时3个敏感轴输出Z轴标定：转台外框转动轴按照表格中第一个速率正转，待转速稳定后同时采集陀螺仪3个敏感轴角速率输出值，取采样频率为100Hz，每种速率模式采样1min。
采集完成后转台停转。
然后转台反转，再采集陀螺仪输出值，采集完成后停转。
10种速率全部采集完后，将转台归0。
表3. Z轴标定时3个敏感轴输出四、数据处理忽略转台的起始和停止阶段，求得在某输入角速率下陀螺仪输出的平均值作为该输入角速率下的陀螺输出值填入表1、2、3中。
以X轴为例，将表1中10种模式下的转台输入值和陀螺仪输出值带入数学模型式（1）中，分别得到关于K xx，K xy，K xz，W x0的10个方程，写成矩阵形式如下[W x1 W x2⋮W x10]=[p1q1r11p2q2r21⋮⋮⋮⋮p10q10 r101]·[k xxk xyk xzw x0]其中W x为陀螺仪X轴10种速率模式下的输出值，p、q、r 为转台输入值。
三轴MEMS陀螺仪标定方法研究摘要 MEMS陀螺仪作为低成本惯性测量单元在载体姿态监测与导航控制中有着广泛应用。
根据三轴光纤陀螺仪标定的数学模型，设计了三轴MEMS陀螺仪标定的数学模型及标定实验；介绍了数学模型中陀螺仪标度因数、安装误差系数以及固定常值漂移的计算与处理方法。
理论分析与实验结果表明：该标定方法原理简单、易于实现，且标定结果精度高，标定后的解算矩阵可为后续姿态解算和导航控制提供较为准确的量测数据。
关键词三轴MEMS陀螺仪；安装误差标定；误差补偿0 引言传统磁罗盘主要由三轴加速度计和三轴磁力计构成（也称为六轴磁罗盘），三轴加速度计主要用于测量地球重力加速度，根据所测得的数据，求解载体的俯仰角和横滚角，利用求出的俯仰角和横滚角，同时结合三轴磁力计测得的地磁场数据，求解出载体的磁方位角[1]。
当载体处于准静态（静止或匀速运动）时，三轴加速度计可准确测量地球重力加速度，从而准确求解出载体姿态角。
当载体处于动态时，三轴加速度计除了测量地球重力加速度外，还会测得载体自身所产生的加速度，导致姿态角计算不准。
因此，六轴磁罗盘只能准确测量准静态下载体的姿态角，而无法用于动态条件时载体姿态角的准确测量。
但在实际应用中，大多数载体都是处于动态，由于载体运动对陀螺仪的影响较小，利用这一特性可以解决动态条件下载体姿态角精确测量问题[2]。
近年来，随着MEMS陀螺仪技术的发展，MEMS陀螺仪技术水平已取得了长足的进步，将三轴MEMS陀螺仪集成到传统磁罗盘中构成九轴磁罗盘（AHRS）已成为现实[3]。
然而，三轴MEMS陀螺仪由于存在固定常值漂移、安装误差、标度因数误差等会直接影响九轴磁罗盘姿态计算[4]，因此在使用三轴MEMS陀螺仪之前对其进行精确的标定过程是非常必要的。
1 陀螺仪标定原理MEMS陀螺仪对姿态误差产生直接影响，其主要表现是MEMS陀螺仪固定常值漂移、陀螺仪的安装误差对捷联惯导系统的姿态误差的影响[5]。
现代导航测试实验报告光纤陀螺静态性能测试Allan方差分析姓名学号学校南京航空航天大学学院自动化学院专业自动化专业班级2014年11月一、 实验目的：1. 了解光学陀螺静态测试的过程。
2. 通过实验测试得到的数据，利用Allan 方差法分析其随机误差特性其随机噪声特性。
二、 实验原理：1. 光纤陀螺仪静态测试1) 静态测试方法：测试转台工作于静止状态，启动陀螺仪稳定工作状态后，以一定的频率采集陀螺仪的输出。
伺服控制测试设备原理图如下图：环境温度图表 1 伺服控制测试设备原理图2) 考虑地球自转带来的静态角速率被陀螺仪敏感的情况，需在输出角速率中去除地球自转角速率在实验所在地（南京：北纬32°03′）的分量：s L n iez /0032.0sin =Ω=ω其中地球自转角速率s rad /10292.75-⨯=Ω。
2. Allan 方差定义与计算Allan 方差法是在时域上对频域特性进行分析的一种方法，为评价光纤陀螺仪的各类误差(包括角度随机游走、零偏不稳定性、角速率随机游走、量化噪声和速率斜坡)特性提供了一种简便的手段．采用该方法，通过对陀螺输出数据构成的一个样本空间进行处理，就可以辨识出陀螺各项误差的系数。
计算Allan 方差的步骤如下所示：1)获取数据。
以固定的采样周期Ts ，采集光纤陀螺的输出角速率，共采样N 个点，得到长度为N 的样本空间。
2)动态分组，分成的每组数据个数是动态变化的。
将样本空间中每m(m=1，2，…，M ，M<N ／2)个数据分成一组，得到k 个独立的数组, 令k=[N ／m]且K=[N ／M]。
3)平均数据。
针对每组数据个数为m 的情况，对每组数据取平均值，即求群平均。
得到元素为群平均的随机变量集合，每一组的平均值为k j mm miim j j ,,2,1其中,1)(1)1( ==∑=+-ωωNm N m N m m m m +-+-++1ωωωωωωωωω,,,,,,,212212)(1ω))m图表 2 Allan 方差计算中的数组平均过程示意图4)计算特定相关时间的Allan 方差。
干货！最全的陀螺仪基础知识详解导读：陀螺仪，又叫角速度传感器，是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置，同时，利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的装置也称陀螺仪。
陀螺仪的名字由来陀螺仪名字的来源具有悠久的历史。
据考证，1850年法国的物理学家莱昂·傅科（J.Foucault）为了研究地球自转，首先发现高速转动中地的转子（rotor），由于它具有惯性，它的旋转轴永远指向一固定方向，因此傅科用希腊字gyro（旋转）和skopein（看）两字合为“gyroscopei”一字来命名该仪器仪表。
最早的陀螺仪的简易制作方式如下：即将一个高速旋转的陀螺放到一个万向支架上，靠陀螺的方向来计算角速度，简易图如下图所示。
其中，中间金色的转子即为陀螺，它因为惯性作用是不会受到影响的，周边的三个“钢圈”则会因为设备的改变姿态而跟着改变，通过这样来检测设备当前的状态，而这三个“钢圈”所在的轴，也就是三轴陀螺仪里面的“三轴”，即X轴、y轴、Z轴，三个轴围成的立体空间联合检测各种动作，然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。
因此一开始，陀螺仪的最主要的作用在于可以测量角速度。
陀螺仪的基本组成当前，从力学的观点近似的分析陀螺的运动时，可以把它看成是一个刚体，刚体上有一个万向支点，而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动，所以陀螺的运动是属于刚体绕一个定点的转动运动，更确切地说，一个绕对称轴高速旋转的飞轮转子叫陀螺。
将陀螺安装在框架装置上，使陀螺的自转轴有角转动的自由度，这种装置的总体叫做陀螺仪。
陀螺仪的基本部件有:陀螺转子（常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转，并见其转速近似为常值）；内、外框架（或称内、外环，它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构）；附件（是指力矩马达、信号传感器等）。
陀螺仪的工作原理陀螺仪侦测的是角速度。
光纤陀螺仪测试方法1 范围本标准规定了作为姿态控制系统、角位移测量系统和角速度测量系统中敏感器使用的单轴干涉性光纤陀螺仪（以下简称光纤陀螺仪）的性能测试方法。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注目期的引用文件，其随后所有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 321-1980 优先数和优先系数CB 998 低压电器基本实验方法GJB 585A-1998 惯性技术术语GJB 151 军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求3 术语、定义和符号GJB 585A-1998确立的以及下列术语、定义和符号适用于本标准。
3.1 术语和定义3.1.1 干涉型光纤陀螺仪 interferometric fiber optic gyroscope仪萨格奈克（Sagnac）效应为基础，由光纤环圈构成的干涉仪型角速度测量装置。
当绕其光纤环圈等效平面的垂线旋转时，在环圈中以相反方向传输出的两束相干光间产生相位差，其大小正比于该装置相对于惯性空间的旋转角速度，通过检测输出光干涉强度即反映出角速度的变化。
3.1.2 陀螺输入轴 input axis of gyro垂直于光纤环圈等效平面的轴。
当光纤陀螺仪绕该轴有旋转角速度输入时，产生光纤环圈相对于惯性空间输入角速度的输出信号。
3.1.3 标度因数非线性度 scale factor nonlinearity在输入角速度范围内，光纤陀螺仪输出量相对于最小二乘法拟合直线的最大偏差值与最大输出量之比。
3.1.4 零偏稳定性 bias stability当输入角速度为零时，衡量光纤陀螺仪输出量围绕其均值的离散程度。
以规定时间内输出量的标准偏差相应的等效输入角速度表示，也可称为零漂。
3.1.5 零偏重复性 bias repeatability在同样条件下及规定间隔时间内，多次通电过程中，光纤陀螺仪零偏相对其均值的离散程度。
