[發明專利]基于慣性測量單元的轉角測量裝置、方法及電子設備

有效

• 申請號: 201710177111.3
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN108627151B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 丁根明;田軍;趙倩;謝莉莉
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 陶海萍;王鍇

1.一種基于慣性測量單元的轉角測量裝置，所述慣性測量單元被待測物體攜帶，所述慣性測量單元包括加速度計和陀螺儀，所述裝置包括：

第一確定單元，其用于根據所述加速度計的XYZ三軸的測量數據，確定所述待測物體在當前時刻的XYZ三軸的權值；

第一計算單元，其用于根據確定的所述待測物體在當前時刻的XYZ三軸的權值以及所述陀螺儀在當前時刻的XYZ三軸的測量數據，計算所述待測物體在當前時刻的轉角；

第一檢測單元，其用于檢測所述待測物體是否處于準靜態；

其中，所述第一確定單元包括：

第二確定單元，其用于當所述待測物體沒有處于準靜態時，根據所述加速度計在當前時刻之前預定時間段內的XYZ三軸的測量數據，確定所述待測物體在當前時刻的運動主軸，并根據所述運動主軸確定所述待測物體在當前時刻的XYZ三軸的所述權值；

第三確定單元，其用于當所述待測物體處于準靜態時，根據所述加速度計在當前時刻的XYZ三軸的測量數據，獲得當前時刻的XYZ三軸的重力分量，并根據所述重力分量確定所述待測物體在當前時刻的XYZ三軸的所述權值；

其中，所述第一計算單元包括：

第四計算單元，其用于根據確定的所述待測物體在當前時刻的XYZ三軸的權值以及所述陀螺儀在當前時刻的XYZ三軸的測量數據，計算所述待測物體在當前時刻的轉角增量；

第五計算單元，其用于根據所述待測物體在前一時刻的轉角以及關于所述待測物體在當前時刻的所述轉角增量的補償函數，計算所述待測物體在當前時刻的轉角。

2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述第一檢測單元包括：

第二計算單元，其用于計算所述加速度計在當前時刻的XYZ三軸的測量數據的模值與重力加速度的差值；

第四確定單元，其用于當所述差值小于或等于預定閾值時，確定所述待測物體在當前時刻處于準靜態；

第五確定單元，其用于當所述差值大于所述預定閾值時，確定所述待測物體在當前時刻沒有處于準靜態。

3.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述第二確定單元包括：

第三計算單元，其用于計算所述加速度計在當前時刻之前預定時間段內的XYZ三軸的測量數據的均值的絕對值與重力加速度之間的差值的絕對值；

第六確定單元，其用于將測量數據的均值的絕對值與重力加速度之間的差值的絕對值最小的軸作為所述待測物體在當前時刻的運動主軸；

第七確定單元，其用于根據所述運動主軸確定所述待測物體在當前時刻的XYZ三軸的所述權值。

4.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述裝置還包括：

第二檢測單元，其用于檢測所述慣性測量單元的姿態是否發生變化；

無效單元，其用于當檢測到所述慣性測量單元的姿態發生變化時，將所述待測物體在當前時刻以及前后預定時間段內的轉角測量結果置為無效。

5.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述裝置還包括：

第八確定單元，其用于根據所述待測物體在當前時刻的轉角相對于前一時刻的轉角的變化情況，確定所述待測物體在當前時刻的轉向。

6.根據權利要求5所述的裝置，其中，所述第八確定單元包括：

第九確定單元，其用于在所述陀螺儀逆時針轉動時XYZ三軸輸出為正值的情況下，當所述待測物體在當前時刻的轉角相對于前一時刻的轉角增大時，確定所述待測物體在當前時刻向左轉，當所述待測物體在當前時刻的轉角相對于前一時刻的轉角減小時，確定所述待測物體在當前時刻向右轉；

第十確定單元，其用于在所述陀螺儀順時針轉動時XYZ三軸輸出為正值的情況下，當所述待測物體在當前時刻的轉角相對于前一時刻的轉角增大時，確定所述待測物體在當前時刻向右轉，當所述待測物體在當前時刻的轉角相對于前一時刻的轉角減小時，確定所述待測物體在當前時刻向左轉。

7.一種電子設備，所述電子設備包括根據權利要求1所述的裝置。

8.一種基于慣性測量單元的轉角測量方法，所述慣性測量單元被待測物體攜帶，所述慣性測量單元包括加速度計和陀螺儀，所述方法包括：

根據所述加速度計的XYZ三軸的測量數據，確定所述待測物體在當前時刻的XYZ三軸的權值；

根據確定的所述待測物體在當前時刻的XYZ三軸的權值以及所述陀螺儀在當前時刻的XYZ三軸的測量數據，計算所述待測物體在當前時刻的轉角；

檢測所述待測物體是否處于準靜態；

其中，所述根據所述加速度計的XYZ三軸的測量數據，確定所述待測物體在當前時刻的XYZ三軸的權值包括：

當所述待測物體沒有處于準靜態時，根據所述加速度計在當前時刻之前預定時間段內的XYZ三軸的測量數據，確定所述待測物體在當前時刻的運動主軸，并根據所述運動主軸確定所述待測物體在當前時刻的XYZ三軸的所述權值；

當所述待測物體處于準靜態時，根據所述加速度計在當前時刻的XYZ三軸的測量數據，獲得當前時刻的XYZ三軸的重力分量，并根據所述重力分量確定所述待測物體在當前時刻的XYZ三軸的所述權值；

其中，所述根據確定的所述待測物體在當前時刻的XYZ三軸的權值以及所述陀螺儀在當前時刻的XYZ三軸的測量數據，計算所述待測物體在當前時刻的轉角包括：

根據確定的所述待測物體在當前時刻的XYZ三軸的權值以及所述陀螺儀在當前時刻的XYZ三軸的測量數據，計算所述待測物體在當前時刻的轉角增量；

根據所述待測物體在前一時刻的轉角以及關于所述待測物體在當前時刻的所述轉角增量的補償函數，計算所述待測物體在當前時刻的轉角。