轿车航位核算(DR)导航系统选用一个陀螺仪(gyro)来核算车辆的即时航向。凭借该信息再加上行进的距离，导航系统能够正确确认车辆的方位，即便卫星信号因拥堵的城区环境或地道而受阻时亦是如此。在DR导航中运用陀螺仪的一个严重应战是，卫星信号或许会丢掉较长时刻，成果使累积视点差错过大而无法准确认位车辆。本文为这个问题提出了一种简略的解决办法。
DR导航的作业原理
图1所示为DR导航的根本作业原理。一个陀螺仪丈量车辆的旋转速率，单位为度/秒。代表车辆即时航向的视点经过核算旋转速率的时刻积分而求得。结合航向和行进距离，能够确认车辆的方位，如图中的红线所示。
图1.DR导航的作业原理
运用数字陀螺仪时，积分速率能够表明为速率样本和与采样距离之积：
其间，ri为陀螺仪检测到的速率，n为样本数，τ为采样距离。
随时刻累积的视点差错能够表明为：
其间，ei为各样本的速率差错，n为样本数，τ为采样距离。
依据该公式，跟着所需积分时刻变长，累积差错变大，如图2所示。这些速率样本(用带ADXRS810高功能角速率传感器的评价板测得)模仿的是共含有3300个速率样本的DR导航系统。蓝线表明陀螺仪速率样本;红线表明累积视点差错。明显，累积视点差错随时刻而变大。
图2.运用ADXRS810评价板测得的速率。(注：视点差错未按份额制作。)
用低通滤波器(LPF)缩短积分时刻
下降视点差错的传统办法将要点放在减小en上，但当今的数字陀螺仪的速率差错标准已处于十分低的水平。例如，ADXRS810的灵敏度为80LSB/°/秒，失调为±2°/秒，抗冲击性为0.03°/秒/g，改进空间有限。别的，en的补偿算法十分复杂。与比如电子安稳操控(ESC)等其他运用比较，DR导航系统中的陀螺仪能够长时刻运转，例如车辆行进经过长地道时GPS信号就不会丢掉。在DR导航运用中，较长的运转时刻会导致视点差错变大。
假如能够缩短积分时刻，则能够明显下降累积视点差错。当陀螺仪不旋转时，速率输出较小，但因陀螺仪噪声的影响，输出不是零。ADXRS810具有超低的陀螺仪噪声和超高的灵敏度，只需设置相应的阈值，即可轻松过滤掉数字域中的噪声。这一进程等效于低通滤波，由于与旋转导致的速率输出比较，陀螺仪速率噪声处于高频区。
图3所示为图2的LPF版别，其间，小于1°/s的一切速率样本均归零处理，因而在速率积分时疏忽不计。剩余的积分时刻，被认为是有用积分时刻，只相当于总积分时刻的16%左右。如此能够大幅缩短积分时刻。成果，累积视点差错也明显下降，如图中的红线所示。
图3.运用ADXRS810评价板和数字LPF测得的速率。(注：视点差错未按份额制作。)
在实践运用中，车辆方向盘一般坐落零度处。因而，能够经过疏忽来削减陀螺仪速率的有用积分时刻，如图3所示试验中所做的那样。图4所示为来自实在车载测验的陀螺仪速率样本。在地道中行进大约180秒，则需求180秒的速率积分时刻。假如不运用LPF进程，则180秒内累积的差错或许高达4°，该值太大，导致无法正确确认车辆在地道中的方位。选用LPF进程，将阈值设为0.5°/秒，则有用积分时刻缩短至84秒，减幅达53%左右。累积差错降至约0.5°，如图5所示。设置LPF阈值时，能够依据详细运用所需求的精度来定。
图4.未经过滤的车载陀螺仪速率样本。(注：视点差错未按份额制作。)
图5.运用LPF后的车载陀螺仪速率样本。(注：视点差错未按份额制作。)
定论
现在的数字陀螺仪具有超卓的标准特性，因而，其功能的提高地步有限。在车载DR导航系统以及要求长积分时刻的其他运用中，经过设置LPF阈值来缩短积分时刻是一种简略但有用的精度提高办法。
ADXRS810高功能、低成本数字陀螺仪选用ADI公司的新式MEMS技能，是车载DR导航运用的上佳挑选。该陀螺仪选用超小型封装，具有低失调、低噪声和高速率灵敏度的特色。选用芯片集成温度补偿技能，无需运用外部温度传感器，一起简化了温度补偿算法。其超高的抗冲击和抗振荡才能对轿车运用具有十分重要的含义。
