[發明專利]基于慣性傳感器的小型家電姿態測量方法及姿態識別模塊

在審

• 申請號: 202010741355.1
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN112082529A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 崔偉;霍珺
• 申請（專利權）人: 上海谷感智能科技有限公司
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00;G01C21/16;G01C21/18;G01C25/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 陳興旺

本發明公開了基于慣性傳感器的小型家電姿態測量方法及姿態識別模塊，姿態測量方法依次包括：慣性傳感器的零漂標定、慣性傳感器的零漂去除、靜置時的姿態判定、運動時的姿態判定；其中慣性傳感器的零漂標定用于對慣性傳感器自身的校準；慣性傳感器的零漂去除用于去除零漂標定的漂移值；靜置時的姿態判定是依據小型家電的放置位置和實時監測的加速度值計算出慣性傳感器在世界坐標系的姿態；運動時的姿態判定是依據小型家電的放置位置和實時測量的加速度值、角速度值計算出小型家電的估計姿態。本發明采集到傳感器的實時數據，直接進行姿態識別，運動時的姿態判定修正模塊實時修正姿態判定的結果，數據的實時性和準確性上更佳。

技術領域

本發明涉及小型家電技術領域，具體涉及基于慣性傳感器的小型家電姿態測量方法及姿態識別模塊。

背景技術

姿態測量技術目前已經廣泛嵌入到航模無人機，機器人，機械云臺，車輛船舶，地面及水下設備，虛擬現實，人體運動分析等需要自主測量三維姿態與方位的產品設備中。

在現有的各種姿態測量技術中，廣泛使用的主要是利用姿態傳感器（包含陀螺儀、加速度計、電子羅盤等），通過內嵌的低功耗ARM處理器得到經過溫度補償的三維姿態與方位等數據。利用基于四元數的三維算法和特殊數據融合技術，實時輸出以四元數、歐拉角表示的零漂移三維姿態方位數據。

隨著姿態傳感器（陀螺儀、加速度計、電子羅盤等）技術的發展，市場上出現了多種精度高、可靠性高、壽命長、成本低、小型化的慣性測量傳感器，為在小型智能家電上使用姿態測量技術提供了可能性。

專利CN 106056089 A提出了一種基于立體視覺的一種三維姿態識別方法及系統，通過預存多個參考輪廓圖像幀序列，同時獲取多個視角的目標圖像幀序列，基于預存的與各個參考輪廓圖像幀序列中各個圖像幀對應的姿態信息，從各個視角的目標參考輪廓圖像幀序列中確定出與目標圖像幀對應的參考輪廓圖像幀所對應的姿態信息，作為各個視角的二維姿態信息；通過二維姿態信息確定三維姿態信息。

專利CN 106662946 A提出了一種包括姿態檢測組件、姿態識別組件的姿態識別系統，其中姿態檢測組件包括傳感器單元陣列和控制器，控制器以不同的頻率將信號發送到傳感器單元陣列中的個體傳感器單元；其中姿態識別組件可以根據個體傳感器單元在不同頻率對信號的響應，來確定接近傳感器單元陣列的對象的參數，并且可以使用參數來標識由對象執行的姿態。

然而上述專利在實現姿態識別的方法上成本過高，CN 106056089 A需要多個方位的攝像頭支持，CN 106662946 A需要多個傳感器陣列支持，難以在小型家電上進行應用。

發明內容

為解決現有技術中的不足，本發明提供一種基于慣性傳感器的小型家電姿態測量方法及小型家電，解決了現有技術中小型家電在實現姿態識別的方法上成本過高的技術問題。

為了實現上述目標，本發明采用如下技術方案：

基于慣性傳感器的小型家電姿態測量方法：按照以下步驟操作

慣性傳感器的零漂標定；

慣性傳感器的零漂去除；

靜置時的姿態判定；

運動時的姿態判定；

所述慣性傳感器的零漂標定用于對慣性傳感器自身的校準；

所述慣性傳感器的零漂去除用于去除慣性傳感器零漂標定過程中的漂移值；

所述靜置時的姿態判定是依據小型家電的放置位置和實時監測的加速度值計算出慣性傳感器在世界坐標系的姿態；

所述運動時的姿態判定是依據小型家電的放置位置和實時測量的加速度值、角速度值計算出小型家電的估計姿態。

優選，前述的基于慣性傳感器的姿態測量方法：