[實用新型]一種反向的基于預(yù)先采集磁力數(shù)據(jù)判斷姿態(tài)的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020294571.1
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN211576207U
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐強(qiáng);韓業(yè)強(qiáng);俞斌
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州十域科技有限公司
• 主分類號: G01C21/08
• 分類號: G01C21/08
• 代理公司: 杭州中利知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33301
• 代理人: 盧海龍

本實用新型屬于通訊設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種反向的基于預(yù)先采集磁力數(shù)據(jù)判斷姿態(tài)的系統(tǒng)，包括三軸陀螺儀、三軸磁力計、控制器、第一存儲器和第二存儲器，所述三軸陀螺儀用于獲取移動設(shè)備的角速度數(shù)據(jù)，所述三軸磁力計用于獲取移動設(shè)備的磁場三軸分量數(shù)據(jù)，所述第一存儲器用于存儲建筑物內(nèi)部的磁場數(shù)據(jù)庫，所述第二存儲器存儲移動設(shè)備的姿態(tài)數(shù)據(jù)庫，所述三軸陀螺儀、所述三軸磁力計、所述第一存儲器和所述第二存儲器均與所述控制器電性連接。本實用新型利用的三軸磁力計數(shù)據(jù)以及采集建立的磁場庫和姿態(tài)庫，利用磁力矢量在世界坐標(biāo)系下基本不變的特性求解建筑物內(nèi)部移動設(shè)備的姿態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于通訊設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種反向的基于預(yù)先采集磁力數(shù)據(jù)判斷姿態(tài)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著微電子機(jī)械系統(tǒng)（micro-electromechanical systems，MEMS）技術(shù)的進(jìn)度，當(dāng)今消費(fèi)電子領(lǐng)域的移動設(shè)備普遍安裝了磁力慣性測量單元（magnetic and inertialmeasurement unit, MIMU）。這使得在移動設(shè)備上運(yùn)行基于行人航位推算（pedestriandead reckoning, PDR）的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)成為可能。一般來說，航向估計是PDR系統(tǒng)中的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)，對于整個室內(nèi)的導(dǎo)航精度有很大的影響。

典型的MIMU系統(tǒng)包含一個三軸加速度計、一個三軸陀螺儀和一個三軸磁力計。通常由三個歐拉角表示移動設(shè)備繞三個軸旋轉(zhuǎn)的角度—俯仰角、滾轉(zhuǎn)角和航向角。在靜態(tài)條件下和干凈的磁力環(huán)境中，橫滾角和俯仰角可以由測量得到的重力加速度各軸分量獲得，而航向角則由地磁場測量值計算得到，三個角度的相對變化則可以由陀螺儀積分得到。

磁場如同重力場是地球的固有屬性，地球磁場是一個矢量場。在建筑物內(nèi)部空間中，由于建筑物內(nèi)的電磁干擾，建筑物中磁力場在建筑物結(jié)構(gòu)不發(fā)生很大變化的情況下?lián)碛幸粋€屬于建筑本身的具有特性的地磁場。單純的依靠磁力計、陀螺儀和加速度計是無法直接獲知移動設(shè)備在建筑物內(nèi)部的姿態(tài)的。

中國專利CN201910074244.7，公開了一種基于四元數(shù)的無人機(jī)姿態(tài)解算方法，該基于四元數(shù)的無人機(jī)姿態(tài)解算方法是通過姿態(tài)四元數(shù)作為媒介，融合陀螺儀和加速度計到姿態(tài)四元數(shù)中，最后再從姿態(tài)四元數(shù)中將pitch俯仰角，roll橫滾角解算出來，包括如下步驟：初始化姿態(tài)四元數(shù)q＝(1,0,0,0)，即對準(zhǔn)初始坐標(biāo)系；采集三軸陀螺儀的值，求解四元數(shù)微分方程；采集加速度計的值，融合進(jìn)姿態(tài)四元數(shù)進(jìn)行互補(bǔ)濾波；規(guī)范化姿態(tài)四元數(shù)；從四元數(shù)中求解出roll和pitch。本發(fā)明通過三軸陀螺儀和三軸加速度計互補(bǔ)濾波姿態(tài)解算得到無人機(jī)的姿態(tài)并進(jìn)行閉環(huán)控制。然而，由于行人正常使用移動設(shè)備，設(shè)備與行人存在相對位置和姿態(tài)的變化，直接采用移動設(shè)備姿態(tài)并不能正確反應(yīng)行人前進(jìn)方向，從而影響基于行人航位推算的室內(nèi)導(dǎo)航效果，該專利并不完全適用于移動設(shè)備姿態(tài)的確定。基于該專利所公開的解算方法，本實用新型提出一種反向的基于預(yù)先采集磁力數(shù)據(jù)判斷姿態(tài)的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種反向的基于預(yù)先采集磁力數(shù)據(jù)判斷姿態(tài)的系統(tǒng)，利用的三軸磁力計數(shù)據(jù)以及采集建立的磁場庫和姿態(tài)庫，利用磁力矢量在世界坐標(biāo)系下基本不變的特性求解建筑物內(nèi)部移動設(shè)備的姿態(tài)。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下技術(shù)方案：一種反向的基于預(yù)先采集磁力數(shù)據(jù)判斷姿態(tài)的系統(tǒng)，所述反向的基于預(yù)先采集磁力數(shù)據(jù)判斷姿態(tài)的系統(tǒng)用于判定處于建筑物內(nèi)部的移動設(shè)備的姿態(tài)，包括三軸陀螺儀、三軸磁力計、控制器、第一存儲器和第二存儲器，所述三軸陀螺儀用于獲取移動設(shè)備的角速度數(shù)據(jù)，所述三軸磁力計用于獲取移動設(shè)備的磁場三軸分量數(shù)據(jù)，所述第一存儲器用于存儲建筑物內(nèi)部的磁場數(shù)據(jù)庫，所述第二存儲器存儲移動設(shè)備的姿態(tài)數(shù)據(jù)庫，所述三軸陀螺儀、所述三軸磁力計、所述第一存儲器和所述第二存儲器均與所述控制器電性連接。

在上述的一種反向的基于預(yù)先采集磁力數(shù)據(jù)判斷姿態(tài)的系統(tǒng)中，作為優(yōu)選方案，所述第一存儲器和所述第二存儲器均包含有多個邏輯分區(qū)。