On-site scale factor linearity calibration of MEMS triaxial gyroscopes

本文介绍了一种仅利用伺服电机校准MEMS三轴陀螺仪的高效方法，适用于各种可穿戴健康监测应用中实现精确姿态估计所需的陀螺仪校准。与加速度计和磁强计相比，陀螺仪校准面临更大的挑战。该方法的核心策略是利用测量到的重力和固定坐标系下的旋转速度的点积保持恒定的事实。为了消除旋转离心力对加速度计的影响，在静止时测量加速度计数据。提出的校准实验方案允许在每个轴以特定的旋转速度运行时进行陀螺测量，从而更容易评估由一系列旋转速度构成的相关速度范围内的线性度。此外，仅使用经典最小二乘算法就足以估计比例因子，显著简化了校准过程的分析。进行了广泛的数值模拟来分析所提出的方法在校准三轴陀螺仪模型方面的性能。还使用一款商用MEMS惯性测量单元（Arduino Nano 33 BLE SENSE的LSM9DS1）和能够控制精确速度的伺服电机进行了实验验证。实验结果有效地证明了所提出的校准方法的功效。

本论文旨在提出一种仅使用伺服电机的高效MEMS三轴陀螺仪校准方法，以便在各种可穿戴健康监测应用中实现精确姿态估计。

该方法的核心策略是利用测量重力和固定坐标系中的旋转速度的点积保持不变的事实来校准陀螺仪。

该方法的实验设计允许在每个轴以特定旋转速度运行时进行陀螺仪测量，从而更容易评估相关速度范围内的线性度。研究还发现，仅使用经典的最小二乘算法就足以估计比例因子，从而简化了校准过程的分析。论文使用了商用MEMS惯性测量单元（LSM9DS1 from Arduino nano 33 BLE SENSE）和一个能够控制精确速度的伺服电机进行实验验证。

在该领域中，最近的相关研究包括《MEMS陀螺仪校准方法的研究》和《基于MEMS陀螺仪的姿态解算方法研究》。