一种陀螺仪测量方法、系统、存储介质和电子设备与流程

所属的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram),只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

背景技术：

1、陀螺仪是一种相对于惯性空间的敏感角运动的装置，意为“旋转敏感器件”，惯性导航系统在很长的一段时间里，刚体转子陀螺仪是唯一的选择，由于其支撑架上存在着摩擦力矩，故一直达不到精度要求，液浮陀螺的出现，弥补了转子陀螺仪的不足，但是其结构复杂、制造困难，很难得到广泛的应用，因此为满足捷联式系统对陀螺仪性能的特殊要求，在不断改进和发展传统陀螺仪的同时，还大力开展光学陀螺仪的研制工作；

2、微机电系统陀螺仪已经出现了近二十年，与其他陀螺相比，mems陀螺在体积、成本、功耗和抗冲击能力等方面都存在很大优势，但由于早期精度较低，并没有引起重视，近些年，随着微电子加工技术的发展，mems惯性传感器特别是陀螺仪的精度获得大幅度的提高，基于mems惯性传感器的惯性导航系统已成为当今惯性技术领域的一个重要的研究热点，虚拟陀螺的概念的提出，通过研究同类传感器的相关性来提高其测量精度，通过把形态学滤波的思想引入到mems陀螺降噪中，具有一定的理论研究意义，并仿真取得了一定的效果；

3、但目前的众多学者的研究多处于理论研究方面，大多集中在对漂移的离线降噪，mems陀螺仪精度较低的主要原因是输出信号中随机噪声含量较大，因此，在使用前对陀螺随机误差进行辨识和降噪处理是十分必要的；因此，我们提出一种mems陀螺仪随机误差的辨识与降噪方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种陀螺仪测量方法、系统、存储介质和电子设备。

2、本发明的一种陀螺仪测量方法的技术方案如下：

3、对陀螺仪的采集的实际测量数据进行噪声分析，得到分析结果；

4、当所述分析结果为：随机噪声在所述实际测量数据的占比超过阈值时，采用时间序列分析法，对随机噪声所造成的误差的平稳性进行检验，得到平稳性检验结果；

5、当所述平稳性校验结果为不平稳时，对所述随机噪声所造成的误差开展误差估计与补偿，得到去除所述随机噪声后的实际测量数据。

6、本发明的一种陀螺仪测量方法的有益效果如下：

7、对随机噪声所造成的误差开展误差估计与补偿，能够有效提高陀螺仪采集的实际测量数据的测量精度。

8、在上述方案的基础上，本发明的一种陀螺仪测量方法还可以做如下改进。

9、进一步，对陀螺仪的采集的实际测量数据进行噪声分析，包括：

10、对所述陀螺仪进行allan variance建模，得到误差模型；

11、根据所述误差模型，对陀螺仪的采集的实际测量数据进行分析。

12、进一步，所述误差模型为：其中，为：第i个采样点的采集时刻与第i+1个采样点的采集时刻之间的平均角速率，表示第i+1个采样点的采集时刻与第i+2个采样点的采集时刻之间的平均角速率，表示在τ时刻得到的采样点的误差值，n表示采样点的数量。

13、进一步，对所述随机噪声所造成的误差开展误差估计与补偿，包括：

14、基于随机漂移arma模型建立离散卡尔曼滤波方程，对所述随机噪声所造成的误差开展误差估计与补偿。

15、本发明的一种陀螺仪测量系统的技术方案如下：

16、包括分析模块、检验模块和补偿模块；

17、所述分析模块用于：对陀螺仪的采集的实际测量数据进行噪声分析，得到分析结果；

18、所述检验模块用于：当所述分析结果为：随机噪声在所述实际测量数据的占比超过阈值时，采用时间序列分析法，对随机噪声所造成的误差的平稳性进行检验，得到平稳性检验结果；

19、所述补偿模块用于：当所述平稳性校验结果为不平稳时，对所述随机噪声所造成的误差开展误差估计与补偿，得到去除所述随机噪声后的实际测量数据。

20、本发明的一种陀螺仪测量系统的有益效果如下：

21、对随机噪声所造成的误差开展误差估计与补偿，能够有效提高陀螺仪采集的实际测量数据的测量精度。

22、在上述方案的基础上，本发明的一种陀螺仪测量系统还可以做如下改进。

23、进一步，所述分析模块具体用于：

24、对所述陀螺仪进行allan variance建模，得到误差模型；

25、根据所述误差模型，对陀螺仪的采集的实际测量数据进行分析。

26、进一步，所述误差模型为：其中，为：第i个采样点的采集时刻与第i+1个采样点的采集时刻之间的平均角速率，表示第i+1个采样点的采集时刻与第i+2个采样点的采集时刻之间的平均角速率，表示在τ时刻得到的采样点的误差值，n表示采样点的数量。

27、进一步，所述补偿模块具体用于：

28、基于随机漂移arma模型建立离散卡尔曼滤波方程，对所述随机噪声所造成的误差开展误差估计与补偿。

29、本发明的一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行上述任一项所述的一种陀螺仪测量方法。

30、本发明的一种电子设备，包括处理器和上述的存储介质，所述处理器执行所述存储介质中的指令。

技术特征：

1.一种陀螺仪测量方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种陀螺仪测量方法，其特征在于，对陀螺仪的采集的实际测量数据进行噪声分析，包括：

3.根据权利要求2所述的一种陀螺仪测量方法，其特征在于，所述误差模型为：其中，为：第i个采样点的采集时刻与第i+1个采样点的采集时刻之间的平均角速率，表示第i+1个采样点的采集时刻与第i+2个采样点的采集时刻之间的平均角速率，表示在τ时刻得到的采样点的误差值，n表示采样点的数量。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种陀螺仪测量方法，其特征在于，对所述随机噪声所造成的误差开展误差估计与补偿，包括：

5.一种陀螺仪测量系统，其特征在于，包括分析模块、检验模块和补偿模块；

6.根据权利要求5所述的一种陀螺仪测量系统，其特征在于，所述分析模块具体用于：

7.根据权利要求6所述的一种陀螺仪测量系统，其特征在于，所述误差模型为：其中，为：第i个采样点的采集时刻与第i+1个采样点的采集时刻之间的平均角速率，表示第i+1个采样点的采集时刻与第i+2个采样点的采集时刻之间的平均角速率，表示在τ时刻得到的采样点的误差值，n表示采样点的数量。

8.根据权利要求5至7任一项所述的一种陀螺仪测量系统，其特征在于，所述补偿模块用于：

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如权利要求1至4中任一项所述的一种陀螺仪测量方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和权利要求9所述的存储介质，所述处理器执行所述存储介质中的指令。

技术总结
本发明涉及石油钻井工程技术领域，尤其涉及一种陀螺仪测量方法、系统、存储介质和电子设备，方法包括：对陀螺仪的采集的实际测量数据进行噪声分析，得到分析结果；当所述分析结果为：随机噪声在所述实际测量数据的占比超过阈值时，采用时间序列分析法，对随机噪声所造成的误差的平稳性进行检验，得到平稳性检验结果；当所述平稳性校验结果为不平稳时，对所述随机噪声所造成的误差开展误差估计与补偿，得到去除所述随机噪声后的实际测量数据。对随机噪声所造成的误差开展误差估计与补偿，能够有效提高陀螺仪采集的实际测量数据的测量精度。

技术研发人员：曹川,张燕萍,刘艳辉,徐丙贵,何坤,张全立,杨冀
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5