[發明專利]基于傳感器的定向系統

有效

• 申請號: 201110108929.2
• 申請日: 2007-03-15
• 公開（公告）號: CN102269592A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 利奧尼德·謝恩布拉特
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01P15/18
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 宋獻濤

本申請是國際申請日為2007年3月15日，國際申請號為PCT/US2007/064113，發明名稱為“基于傳感器的定向系統”的PCT申請在進入中國國家階段后申請號為200780003750.2的發明專利申請的分案申請。

相關申請交叉參考案

本申請案主張2006年3月15日提出申請的名稱為“基于傳感器的定向系統(Sensor-based?Orientation?System)”的美國臨時專利申請案第60/783,196號的優先權，其受讓于本發明受讓人且以引用方式明確地并入本文中。

技術領域

本發明大體來說涉及定向系統，且更特定來說涉及一種用于感測移動體中的滾動、俯仰及偏航以及所述體在三維空間中的線性平移的方法及設備。

背景技術

存在各種各樣可供用于檢測或測量物理條件或現象的傳感器。一種通常部署在許多工業、商業或科學環境中的傳感器為線性加速度計。通過檢測地球重力向量的方向，可使用“3D”加速度計的線性來測量物體的平移(沒有角旋轉的線性移動)，且其也可感測“傾斜”(例如與“滾動”或“俯仰”相關聯的角加速度)、自由降落及沖擊。不同類型及靈敏度的加速度計可通過采用各種物理現象中的任一者來起作用，例如小球的滾動、導電或重質液體的移位/流動、鐘擺的擺動或具有不同準確性及靈敏度的其它機械裝置。更精密的已知線性加速度計可通過地球磁場或采用其它磁或光學現象來感測移動。

然而，目前使用常規的具有成本效益的線性加速度計來區分線性運動(相對于普通笛卡爾坐標系的加速度)與裝置定向的變化及滾動或俯仰的對應變化(即，角加速度)是困難的或不可能的。通過常規的線性加速度計完全不能感測到移動物體的“航向”或偏航的變化。相對昂貴、復雜且精巧的陀螺儀通常用作用于感測旋轉自由度的移位或變化(例如，可移動物體的偏航、滾動或俯仰)的裝置。通常地，使用三個陀螺儀，其中每旋轉軸一個，盡管微電子機械系統(MEMS)技術中的近期發展允許兩軸陀螺儀的發展。因此，所屬技術領域中需要一種使用相對簡單的加速度計傳感器可靠地測量物體的全部六個自由度的移動(其中包含偏航以及滾動和俯仰的變化)的方法及裝置。

發明內容

本文所揭示實施例通過提供一種用于測量實際上任何可移動物體的全部六個自由度的移動的過程及設備來滿足上述需要。三個線性加速度計產生這一測量所需要的所有數據。兩個加速度計提供需用于檢測與那些加速度計相關聯的共線的兩個點的位置的變化，而與前兩個加速度計非共線設置的第三加速度計產生足以計量連接前兩個加速度計的虛軸方向或定向的變化(如果存在)的數據。

附圖說明

圖1是所顯示關于局部水平平面且具有所描繪的選定坐標軸的現有技術加速度計或“傾斜”傳感器的透視圖；

圖2顯示本發明的一方面，其中在度量板上有三個加速度計傳感器以用于測量關于六個自由度的運動的加速度。

圖3顯示四個垂直對準的加速度計傳感器的陣列及對應于每一傳感器的軸的輸出數據，且還顯示兩個水平對準的傳感器，其中一個相對于另一個是反向的且具有對應的輸出數據；

圖4是圖解說明對對應于既定傾斜角τ的坐標系的X軸上加速度的變化的確定的幾何圖；

圖5圖解說明度量板上經歷線性平移的兩個加速度計型傳感器的輸出感測；

圖6圖解說明經歷繞軸S-S的旋轉的度量板上兩個加速度計型傳感器的相對輸出感測；

圖7是顯示三個加速度計傳感器與時鐘和MPROC組合之間的操作連接的簡圖；且

圖8是描繪本發明方法的一方面的流程圖。

具體實施方式

本發明所揭示方法準許感測及測量物體的定向及線性運動，預期，所揭示方法將發現各種各樣的領域及環境中的有益應用，其包含但不限于：航空及陸地運輸、電信、遠程感測及攝影、對人或貨物的電子追蹤及監視、人、產品及消費者電子產品的安全。