[發明專利]校準三軸加速度計的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201110104799.5
• 申請日: 2011-04-26
• 公開（公告）號: CN102298076A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 安東;趙陽
• 申請（專利權）人: 美新半導體（無錫）有限公司
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00
• 代理公司: 無錫互維知識產權代理有限公司 32236
• 代理人: 王愛偉

技術領域

本發明涉及一種三軸加速度計的校準方法及其裝置。

背景技術

微機電系統(MEMS)加速度計的低成本和小尺寸的利用，隨著它們在智能手機和其他手持或移動裝置中的使用，已經產生了大量新商業應用。與其他類型的MEMS加速度計技術相比，基于測量由于加速度實施而引起對流傳熱內部改變原則的熱感應MEMS加速度計，對于消費類產品應用具有更好的優點，包括低成本制造制程，高可靠性以及良好的抗沖擊性能或是碰撞性能。熱感應MEMS三軸加速度計通常使用2D(2維)感應結構來達成3軸加速度測量。如已知的，X和Y軸加速度測量能夠通過他們對不同信號的機械化攔截來精確達成。近來在熱感應MEMS加速度計設計和制造上的進步，進一步改善了X和Y軸測量的偏差(零點補償)穩定性，經得起時間和溫度。

然而Z軸偏差的穩定性，仍是業界的一個挑戰。通常，Z軸信號，是通過觀測不同時間X和Y軸感應的溫度不同在結構外獲得，在三軸加速度感應操作中是非常微弱的并且是間接信號。作為結果，Z軸測量相對于X和Y軸的那些測量在溫度上具有巨大顯著的偏差累積。

為了能在可滿足消費類產品應用中處于關鍵地位的“低成本哲學”的價格上，提供精準的三軸加速度計，業界急需一種用于校準全部軸測量的低成本方案，特別是熱感應MEMS三軸加速度計的Z軸。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，現有三軸加速度計裝置在信號測量上具有偏差，導致測量不準確，本發明旨在提供一種校準三軸加速度計的方法，其在正常的三軸加速度計操作過程中，通過使用在當使用裝置是“靜態”時，也就是，不移動或者未有加速度，所獲取的加速度數據，來獲得裝置在溫度和時間范圍上的誤差估計。在這些靜態條件期間三軸加速度計僅能感應地球的重力加速度。三個用于誤差源的估計步驟會被實施并使用在這些靜態條件期間累積的X，Y和Z軸加速度測量數據從而使得三軸加速度計包括Z軸偏差的誤差源能夠被估計和補償。

為了解決上述技術問題，本發明所提出的技術方案是：一種校準三軸加速度計的方法，包括：

接收一組對應當前時間期的包括三正交軸(X，Y，Z)加速度測量數據；

根據包括源自之前時間期和當前時間期的測量的三軸加速度計的加速度測量數據來確定三軸加速度計是否處于靜態條件；以及

若三軸加速度計處于靜態條件是確定的：

實施以下三個步驟中的至少一個：

確定三軸加速度計的斜度角以及若斜度角小于預設斜度角閥值則計算Z軸偏差值作為加速度測量數據組的函數變量；

計算Z軸偏差累積值，作為在加速度計保持靜態條件時取得的3組或以上數量加速度測量數據的函數變量，其中接收的3組或以上數量加速度測量數據對應當前時間期和隨后的時間期；以及

存儲加速度測量數據組到數據庫并將X、Y、Z軸中的至少一個計算誤差源值作為在三軸加速度計處于靜態條件期間存貯在數據庫中的3組或以上數量加速度測量數據的函數變量。

進一步的，在不同實施方式中，其中確定三軸加速度計是否處于靜態條件包括以下至少一個：

使用至少一組三軸加速度測量數據探測靜態條件；

使用至少一組三軸加速度測量數據與外部信息一起探測靜態條件；以及

通過從外部資源接收靜態條件的指示探測靜態條件。

進一步的，在不同實施方式中，其中計算Z軸偏差值進一步包括：

確定斜度角作為加速度測量數據組的函數變量；以及

計算Z軸偏差值作為用于確定斜度角小于預設斜度角閥值的加速度測量數據組的函數變量。

進一步的，在不同實施方式中，其中在加速度計處于靜態條件期間定義第一時間窗以及其中計算Z軸偏差累積值包括：

確定在第一時間窗內的第一時間點取得的與第一組加速度測量數據關聯的第一總加速度向量的第一量值；

確定在第一時間窗內的第一時間點之后的第二時間點取得的與第二組加速度測量數據關聯的第二總加速度向量的第二量值；

確定第一和第二量值間的差值，以及計算Z軸偏差累積作為確定差值的函數變量。

進一步的，在不同實施方式中，其中第一時間點表示第一時間窗的開始。

進一步的，在不同實施方式中，其中計算Z軸偏差值包括：

計算斜度角和滾動角作為加速度測量數據組中的X和Y軸加速度測量數據的函數變量；以及

計算Z軸偏差值作為計算出的斜度角、滾動角和地球已知重力加速度向量的函數變量。

進一步的，在不同實施方式中，其中為X、Y、Z軸中的至少一個計算誤差源值包括：