[發明專利]補償慣性測量系統在運動中產生的誤差的方法及系統

在審

• 申請號: 201310370183.1
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103438899A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 羅富強;紀家瑋
• 申請（專利權）人: 深圳市宇恒互動科技開發有限公司
• 主分類號: G01C23/00
• 分類號: G01C23/00
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 林儉良;紀媛媛

技術領域

本發明涉及慣性測量系統，更具體地說，涉及一種補償慣性測量系統在運動中產生的誤差的方法及系統。

背景技術

目前由于工藝的問題，多數慣性傳感器并不能達到理想器件的要求，在實際使用中還存在一些本身固有的誤差，如姿態誤差、加速度誤差或速度誤差，或者是由于內部噪聲、偏移、旋轉所引起的誤差，這些誤差有些能夠測量，有些不能測量，無論是否能夠檢測到，它都會在實際應用中以某種方式顯現出來，給系統造成巨大的傷害，甚至造成系統崩潰。

在對傳感器例如加速度計、陀螺儀、地磁傳感器等的數據處理中發現，傳感器由于存在內部噪聲、或零點即靜止狀態下輸出值有偏差，或者因為多軸傳感器由于旋轉運動加上各軸中心點不一導致原始輸出數據（加速度、角速度、磁力強度等）出現與真實值之間的偏差，或者原始數據在經過一次積分、二次積分后也會產生偏差，這樣的偏差如果不有效地校正，將會極大地影響數據的精度，甚至導致數據發散而失效。

如果將偏移量消除將有效提高數據精度，而加速度計、陀螺儀、地磁傳感器數據都存在這樣的偏移量問題，無論哪種因素所產生的誤差最后都能以某種偏移量體現出來。因此有必要開發一種消除偏移量的方法及系統，以達到消除誤差，穩定系統的目的。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有慣性傳感器在實際使用中存在誤差的問題，提供一種補償慣性測量系統在運動中產生的誤差的方法及系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種補償慣性測量系統在運動中產生的誤差的方法，包括：

A、設置函數a(t)，用以代表所述慣性測量系統中的傳感器偏移量或傳感器所要量測的物體運動的物理量實際的真值，其中t表示時間；

B、以預定的時間間隔Δt接收傳感器輸出的慣性測量系統在運動狀態下的感測數據，并對所述感測數據進行處理，以獲得多個數據A_j，j=1、2、3……n；

C、針對至少一個時間點t_j=Δt*j，使用曲線擬合和/或使用邊界的限定條件，經處理得出至少一組（A_j-a(t)）、a(t)的限定條件；其中，當函數a(t)代表傳感器偏移量時，（A_j-a(t)）代表真實沒有偏移的運動數據；當函數a(t)代表傳感器所要量測的物體運動的物理量實際的真值時，（A_j-a(t)）代表偏移量；

D、根據所述至少一組（A_j-a(t)）、a(t)的限定條件及靜止條件，求出函數a(t)的表達式；

E、根據函數a(t)的表達式，得到(A_j-a(t))、A_j的擬合函數，從而實現偏移量消除。

在本發明所述的補償慣性測量系統在運動中產生的誤差的方法中，步驟C包括：

C1、對（A_j-a(t)）和a(t)，使用曲線擬合和/或使用邊界的限定條件，得出第一組（A_j-a(t)）、a(t)的限定條件；

C2、對A_j、a(t)和（A_j-a(t)）的一次和/或二次積分，使用曲線擬合和/或使用邊界的限定條件，得出第二組（A_j-a(t)）、a(t)的限定條件；和/或

C3、對（A_j-a(t)）和/或a(t)的一次和/或二次積分，使用靜止條件，得出第三組（A_j-a(t)）、a(t)的限定條件。

在本發明所述的補償慣性測量系統在運動中產生的誤差的方法中，所述函數a(t)用以下形式表示：

時間t的k階多項式，其中k=0，1，2……n，或

正弦余弦函數的線性組合a0+Σ(a_ksin(kt)+b_kcos(kt))，其中，a0、a_k、b_k為待定系數，k=1，2……n，或

數學上可數的區間正交函數基的前m個函數的任意線性組合，其中m是預定的正整數。

在本發明所述的補償慣性測量系統在運動中產生的誤差的方法中，所述感測數據是加速度、速度、角速度、角加速度中的一種或多種，所述函數a(t)相應地是加速度、速度、角速度、角加速度中的一種或多種。