CN102236030B - 一种惯性测量模拟分析方法、终端及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种惯性测量模拟分析方法，该方法包括：获取参考运动轨迹数据；将参考运动轨迹数据转换为驱动控制指令；将所述驱动控制指令发送至验证平台，控制验证平台根据控制指令进行运动；从评估板获取运动传感数据；根据获取到的所述运动传感数据进行运算得到评估板的实际运动轨迹数据；将所述实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行比较，生成数据分析报告。通过实施本发明，可以直观的将模拟结果数据与参考数据进行对比，生成分析报告，还可以自动生成C语言程序源代码，达到测试传感器相关性能，修正系统使系统在新情况下达到平衡的目标，提高MEMS相关产品开发速度，降低开发难度。

Description

一种惯性测量模拟分析方法、终端及系统

技术领域

本发明涉及微机电系统领域，尤其涉及一种惯性测量模拟分析方法、终端及系统。

背景技术

由于微机电系统(Micro Electro Mechanical System，MEMS)近年在技术方面的进步，使这种以前多数用在军事上的技术得以民用化，由于器件的小型化和价格的大幅降低，该技术的民用推广步伐大大加快，围绕MEMS相关的产品开发将很快进入黄金时期，以至于相关的技术开发平台还来不及跟上器件发展的步伐。目前需要开发惯性测量装置(Inertial Measurement Unit，IMU)相关的应用技术，一切都要从头开始，开发的速度不能适应这种开发的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种惯性测量模拟分析方法、终端及系统，实现直观的将实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行对比，生成数据分析报告，达到测试传感器相关性能，修正系统使系统在新情况下达到平衡的目标，提高MEMS相关产品开发速度，降低开发难度。

本发明实施例提供了一种惯性测量模拟分析方法，该方法包括：

获取参考运动轨迹数据；

将参考运动轨迹数据转换为驱动控制指令；

将所述驱动控制指令发送至验证平台，控制验证平台根据控制指令进行运动；

从验证平台上的评估板获取运动传感数据，所述运动传感数据包括加速度数据、地磁仪数据以及陀螺仪数据中的任一种或多种；

根据获取到的所述运动传感数据进行运算得到评估板的实际运动轨迹数据；

将所述运算得到的实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行比较，生成数据分析报告。

进一步地，所述将所述运算得到的实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行比较包括：

根据所述实际运动轨迹数据生成轨迹图形，与所述参考运动轨迹数据的轨迹图形进行比较。

进一步地，所述获取参考运动轨迹数据包括：

从参考评估板获取参考运动传感数据；

根据所述参考运动传感数据进行运算得到所述参考运动轨迹数据。

进一步地，所述根据获取到的所述运动传感器数据进行运算得到验证平台的实际运动轨迹数据包括：

对运算参数进行设置，所述运算参数包括传感器参数、算法以及模拟环境参数；

根据所设置的运算参数及获取到的所述运动传感器数据进行运算，得到评估板的实际运动轨迹数据。

进一步地所述方法还包括：

根据所述设置的运算参数生成软件C语言源代码。

相应地本发明实施例还提供了一种惯性测量模拟分析终端，包括：

参考数据获取单元，用于获取参考运动轨迹数据；

控制指令生成单元，用于将参考运动轨迹数据转换为驱动控制指令；

控制单元，用于将所述驱动控制指令发送至验证平台，控制验证平台根据控制指令进行运动；

运动数据获取单元，用于从验证平台上的评估板获取运动传感数据，所述运动传感数据包括加速度数据、地磁仪数据以及陀螺仪数据中的任一种或多种；

运算单元，用于根据获取到的所述运动传感数据进行运算得到评估板的实际运动轨迹数据；

分析单元，用于将所述运算得到的实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行比较，生成数据分析报告。

进一步地所述分析单元包括：

图形生成模块，根据所述实际运动轨迹数据生成轨迹图形；

分析模块，用于将所述图形生成模块生成的所述实际运动轨迹数据的轨迹图形与所述参考运动轨迹数据的轨迹图形进行比较，生成数据分析报告。

进一步地所述参考数据获取单元包括：

参考运动获取模块，用于从参考评估板获取参考运动传感数据；

参考轨迹获取模块，用于将所述参考运动数据获取模块获取到的运动传感数据发送至所述运算单元，并从所述运算单元获取运算得到的所述参考运动轨迹数据。

进一步地所述运算单元包括：

参数设置模块，用于对运算参数进行设置，所述运算参数包括传感器参数、算法以及模拟环境参数；

运算模块，用于根据所设置的运算参数及获取到的所述运动传感器数据进行运算，得到评估板的实际运动轨迹数据。

进一步地所述惯性测量模拟分析终端包括：

C源代码生成单元，用于根据所述参数设置模块设置的预算参数生成软件C语言源代码。

相应地本发明实施例还提供了一种惯性测量模拟分析系统，该惯性测量模拟分析系统至少包括：惯性测量模拟分析终端、验证平台以及设置在验证平台上的评估板，其中：

所述惯性测量模拟分析终端用于获取参考运动轨迹数据，将参考运动轨迹数据转换为驱动控制指令，将所述驱动控制指令发送至验证平台，控制验证平台根据控制指令进行运动，从验证平台上的评估板获取运动传感数据，所述运动传感数据包括加速度数据、地磁仪数据以及陀螺仪数据中的任一种或多种，对运算参数进行设置，根据设置的所述运算参数和获取到的所述运动传感数据进行运算得到评估板的实际运动轨迹数据，将所述运算得到的实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行比较，生成数据分析报告并根据模拟过程中运算参数的设置生成软件C语言源代码；

所述验证平台用于在惯性测量模拟分析终端的控制下进行运动；

所述评估板设置在所述验证平台上，用于在所述验证平台进行运动时，生成运动传感数据。

进一步地，所述惯性测量模拟分析系统还包括：

参考评估板，用于获取参考运动传感数据并将所述参考运动传感数据发送至所述惯性测量模拟分析终端。

本发明实施例通过根据参考运动轨迹数据控制验证平台运动并获取实际运动轨迹数据，可以直观的将实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行对比，生成数据分析报告，达到测试传感器相关性能，修正系统使系统在新情况下达到平衡的目标，提高MEMS相关产品开发速度，降低开发难度。

附图说明

图1为本发明实施例中一种惯性测量模拟分析系统的组成结构示意图；

图2为本发明实施例中一种惯性测量模拟分析终端的组成结构示意图；

图3为本发明实施例中一种惯性测量模拟分析方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例中一种惯性测量模拟分析系统的组成结构示意图。如图所示该系统至少包括：惯性测量模拟分析终端10、验证平台20以及设置在验证平台上的评估板30，其中：

惯性测量模拟分析终端10用于获取参考运动轨迹数据，根据参考运动轨迹数据转换为驱动控制指令，将所述驱动控制指令发送至验证平台20，控制验证平台20根据控制指令进行运动，从设置于验证平台20上的评估板30获取运动传感数据，所述运动传感数据包括加速度数据、地磁仪数据以及陀螺仪数据中的任一种或多种，对运算参数进行设置，根据设置的所述运算参数获取到的所述运动传感数据进行运算得到评估板30的实际运动轨迹数据，将所述运算得到的实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行比较，生成数据分析报告。并根据模拟过程中运算参数的设置生成软件C语言源代码。

验证平台20用于在惯性测量模拟分析终端的控制下进行运动。进一步地，所述验证平台可以为一个电子机械臂。

评估板30设置于验证平台20上，用于在所述验证平台进行运动时，生成运动传感数据。

进一步地，该系统还可以包括参考评估板40，用于获取参考运动传感数据并将所述参考运动传感数据发送至所述惯性测量模拟分析终端。此时该系统中惯性测量模拟终端10可以有两种获取所述参考运动轨迹数据的方式，一是用户通过输入设备直接将参考运动轨迹数据输入惯性测量模拟终端10；二是用户通过手持所述参考评估板40进行运动，所述参考评40估板获取参考运动传感数据，并将所述参考运动传感数据发送至惯性测量模拟分析终端10，后者根据获取到的所述参考运动传感数据运算得到所述参考运动轨迹数据。

图2为本发明实施例中一种惯性测量模拟分析终端的组成结构示意图。如图所示该终端至少可以包括：参考数据获取单元101、控制指令生成单元102、控制单元103、运动数据获取单元104、运算单元105以及分析单元106，其中：

参考数据获取单元101用于获取参考运动轨迹数据。具体地，参考数据获取单元101可以通过终端输入设备直接获取用户输入的参考运动轨迹数据，所述参考运动轨迹数据可以为一个单维或多维的轨迹图形，例如用户直接在终端上使用软件进行画图，得到一个三维的轨迹图形，或用户通过先后输入各个三维坐标数据，通过软件收集所述坐标数据从而得到三维的轨迹图形；参考数据获取单元101还可以包括参考运动获取模块和参考轨迹获取模块，其中参考运动获取模块用于从参考评估板获取参考运动传感数据，例如用户手持所述参考评估板进行动作，参考评估板获取动作的参考运动传感数据并发给惯性测量模拟分析终端；参考轨迹获取模块用于将所述参考运动数据获取模块获取到的运动传感数据发送至所述运算单元105，并从所述运算单元105获取运算得到的所述参考运动轨迹数据。

控制指令生成单元102用于将参考运动轨迹数据转换为驱动控制指令；

控制单元103用于将所述驱动控制指令发送至验证平台，控制验证平台根据控制指令进行运动。具体地，所述控制单元103可以通过终端接口(例如USB接口等)和数据线将所述驱动控制指令发送至所述验证平台，控制验证平台按照驱动控制指令进行动作。

运动数据获取单元104用于从验证平台上的评估板获取运动传感数据，所述运动传感数据包括加速度数据、地磁仪数据以及陀螺仪数据中的任一种或多种。具体地，运动数据获取单元104可以通过有线或无线的传输方式从验证平台上的评估板获取所述运动传感数据，例如所述验证平台上的评估板通过无线发送装置将所述运动传感数据发送至惯性测量模拟分析终端这一端的无线接收器，然后该无线接收器再通过USB接口将运动传感数据传入惯性测量模拟分析终端。该运动传感数据可以包括加速度数据、地磁仪数据以及陀螺仪数据中的任一种或多种，还可以包括气压值数据。

运算单元105用于根据获取到的所述运动传感数据进行运算得到评估板的实际运动轨迹数据。具体地，所述运算单元105可以根据获取到的加速度数据进行运算，包括两次收敛和滤波的算法可以得到评估板的空间坐标值、根据获取到的陀螺仪感测数据得到评估板运动的方向值，还可以根据地磁场感测数据进行对空间坐标值进行校订和修正以及根据气压数据对导航装置的与地面垂直方向坐标进行修订，根据一段时间内得到的空间坐标值和方向值进行收集和整理，即可得到所述评估板的实际运动轨迹数据。运算单元105可以进一步包括参数设置模块和运算模块，其中参数设置模块用于对运算参数进行设置，所述运算参数包括传感器参数、算法选择以及模拟环境参数，具体地，所述传感器参数可以包括采样率、分辨率、处理芯片速率、误差率，模拟环境参数可以包括温度、振动条件、磁场环境、加速度要求、载体状态、模拟时间等；运算模块，用于根据所设置的运算参数及获取到的所述运动传感器数据进行运算，从而得到经过参数及算法补偿或环境状态模拟后的得到评估板的实际运动轨迹数据。

分析单元106用于将所述运算得到的实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行比较，生成数据分析报告。所述比较可以通过生成图形进行比较，也可以以数据列表的形式进行比较。分析单元106也可以直接对运动数据获取单元104获取到的运动数据进行比对，例如直接对获取到的地磁仪数据与参考的地磁仪数据进行比较等。进一步地，所述分析单元可以包括：

图形生成模块，用于根据所述实际运动轨迹数据生成轨迹图形，所述轨迹图形可以为单维或多维的轨迹图形；

分析模块，用于将所述图形生成模块生成的所述实际运动轨迹数据的轨迹图形与所述参考运动轨迹数据的轨迹图形进行比较，生成数据分析报告。所述数据分析报告可以包括算法选择、元件精度参数、传感器性能以及模拟环境参数等分析结果。

进一步地，惯性测量模拟分析终端还可以包括C源代码生成单元，用于根据所述参数设置模块设置的运算参数生成软件C语言源代码。生成该软件C语言源代码可以用于烧录进单片机或其他硬件系统中，以实现产品。

图3为本发明实施例中一种惯性测量模拟分析方法的流程示意图。如图所示该流程包括：

步骤S301，获取参考运动轨迹数据。具体地，惯性测量模拟分析终端可以有两种方式获取所述参考运动轨迹数据，第一种是通过终端的输入设备直接获取用户输入的参考运动轨迹数据，所述参考运动轨迹数据可以为单维或多维的轨迹图形，例如用户直接在终端上使用画图输入设备及配套软件进行画图，得到所述三维轨迹图形，或用户通过先后输入各个三维坐标数据，通过软件收集所述坐标数据从而得到三维轨迹图形；另一种方式可以为从参考评估板获取参考运动传感数据，例如用户手持所述参考评估板进行动作，参考评估板获取动作的参考运动传感数据并通过无线或有线通信方式将参考运动传感数据发给惯性测量模拟分析终端，惯性测量模拟分析终端对参考运动传感数据经过运算得到的所述参考运动轨迹数据。

步骤S302，将参考运动轨迹数据转换为驱动控制指令。

步骤S303，将所述驱动控制指令发送至验证平台，控制验证平台根据控制指令进行运动。具体地，惯性测量模拟分析终端可以通过终端接口(例如USB接口等)和数据线将所述驱动控制指令发送至所述验证平台，控制验证平台按照驱动控制指令进行动作。

步骤S304，从验证平台上的评估板获取运动传感数据，所述运动传感数据包括加速度数据、地磁仪数据以及陀螺仪数据中的任一种或多种。具体地，惯性测量模拟分析终端可以通过有线或无线的传输方式从验证平台上的评估板获取所述运动传感数据，例如所述验证平台上的评估板的传感器单元生成所述运动传感数据后，可以通过无线发送装置将所述运动传感数据发送至惯性测量模拟分析终端这一端的无线接收器，然后该无线接收器再通过USB接口将运动传感数据传入惯性测量模拟分析终端。该运动传感数据可以包括加速度数据、地磁仪数据以及陀螺仪数据中的任一种或多种，还可以包括气压值数据。

步骤S305，根据获取到的所述运动传感数据进行运算得到评估板的实际运动轨迹数据。具体地，惯性测量模拟分析终端可以根据获取到的加速度数据进行运算可以得到评估板的空间坐标值，根据获取到的陀螺仪感测数据得到评估板运动的方向值，可选的还可以根据地磁场感测数据进行对空间坐标值进行校订和修正以及根据气压数据对导航装置的与地面垂直方向坐标进行修订，根据一段时间内得到的空间坐标值和方向值进行收集和整理，即可得到所述评估板的实际运动轨迹数据。

进一步地该方法流程还可以包括预先对运算参数进行设置，所述运算参数包括传感器参数、算法选择以及模拟环境参数，具体地，所述传感器参数可以包括采样率、分辨率、处理芯片速率、误差率，模拟环境参数可以包括温度、振动条件、磁场环境、加速度要求、载体状态、模拟时间等。惯性测量模拟分析终端根据所设置的运算参数及获取到的所述运动传感器数据进行运算，从而得到经过参数及算法补偿或环境状态模拟后的评估板的实际运动轨迹数据。

步骤S306，将所述运算得到的实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行比较，生成数据分析报告。进一步地，将所述运算得到的实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行比较，可以直接将数据以数据列表的形式进行比较，也可以将运动轨迹数据的轨迹图形进行比较，即根据所述运动轨迹数据生成轨迹图形，该轨迹图形可以为单维或多维的图形，将所述实际运动轨迹数据的轨迹图形与所述参考运动轨迹数据的轨迹图形进行比较，并得到数据分析报告。也可以直接对获取到的运动数据进行比对，例如直接对获取到的地磁仪数据与参考的地磁仪数据进行比较等。所述数据分析报告可以包括算法选择、元件精度参数、传感器性能以及模拟环境参数等分析结果。

进一步地该方法流程还可以包括步骤S307，惯性测量模拟分析终端根据所述模拟过程中的运算参数设置生成软件C语言源代码。生成该软件C语言源代码可以用于烧录进单片机或其他硬件系统中，以实现IMU模拟产品。

本发明实施例通过根据参考运动轨迹数据控制验证平台运动并获取实际运动轨迹数据，可以直观的将实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行对比，生成数据分析报告，达到测试传感器相关性能，修正系统使系统在新情况下达到平衡的目标，提高MEMS相关产品开发速度，降低开发难度。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

通过上述实施例的描述，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

Claims (12)

1.一种惯性测量模拟分析方法，其特征在于，该方法包括：

获取参考运动轨迹数据；

将参考运动轨迹数据转换为驱动控制指令；

将所述驱动控制指令发送至验证平台，控制验证平台根据驱动控制指令进行运动；

从验证平台上的评估板获取运动传感数据，所述运动传感数据包括加速度数据、地磁仪数据以及陀螺仪数据中的任一种或多种；

根据获取到的所述运动传感数据进行运算得到评估板的实际运动轨迹数据；

将所述运算得到的实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行比较，生成数据分析报告。

2.如权利要求1所述的惯性测量模拟分析方法，其特征在于，将所述运算得到的实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行比较并生成数据分析报告包括：

根据所述实际运动轨迹数据生成轨迹图形，将所述轨迹图形与所述参考运动轨迹数据的轨迹图形进行比较，生成数据分析报告。

3.如权利要求1所述的惯性测量模拟分析方法，其特征在于，所述获取参考运动轨迹数据包括：

从参考评估板获取参考运动传感数据；

根据所述参考运动传感数据进行运算得到所述参考运动轨迹数据。

4.如权利要求1所述的惯性测量模拟分析方法，其特征在于，所述根据获取到的所述运动传感数据进行运算得到评估板的实际运动轨迹数据包括：

对运算参数进行设置，所述运算参数包括传感器参数、算法以及模拟环境参数；

根据所设置的运算参数及获取到的所述运动传感数据进行运算，得到评估板的实际运动轨迹数据。

5.如权利要求4所述的惯性测量模拟分析方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述设置的运算参数生成软件C语言源代码。

6.一种惯性测量模拟分析终端，其特征在于，所述惯性测量模拟分析终端包括：

参考数据获取单元，用于获取参考运动轨迹数据；

控制指令生成单元，用于将参考运动轨迹数据转换为驱动控制指令；

控制单元，用于将所述驱动控制指令发送至验证平台，控制验证平台根据驱动控制指令进行运动；

运动数据获取单元，用于从验证平台上的评估板获取运动传感数据，所述运动传感数据包括加速度数据、地磁仪数据以及陀螺仪数据中的任一种或多种；

运算单元，用于根据获取到的所述运动传感数据进行运算得到评估板的实际运动轨迹数据；

分析单元，用于将所述运算得到的实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行比较，生成数据分析报告。

7.如权利要求6所述的惯性测量模拟分析终端，其特征在于，所述分析单元包括：

图形生成模块，用于根据所述实际运动轨迹数据生成轨迹图形；

分析模块，用于将所述图形生成模块生成的所述实际运动轨迹数据的轨迹图形与所述参考运动轨迹数据的轨迹图形进行比较，生成数据分析报告。

8.如权利要求6所述的惯性测量模拟分析终端，其特征在于，所述参考数据获取单元包括：

参考运动获取模块，用于从参考评估板获取参考运动传感数据；

参考轨迹获取模块，用于根据所述参考运动传感数据进行运算得到所述参考运动轨迹数据。

9.如权利要求6所述的惯性测量模拟分析终端，其特征在于，所述运算单元包括：

参数设置模块，用于对运算参数进行设置，所述运算参数包括传感器参数、算法以及模拟环境参数；

运算模块，用于根据所设置的运算参数及获取到的所述运动传感数据进行运算，得到评估板的实际运动轨迹数据。

10.如权利要求9所述的惯性测量模拟分析终端，其特征在于，所述惯性测量模拟分析终端还包括：

C源代码生成单元，用于根据所述参数设置模块设置的运算参数生成软件C语言源代码。

11.一种惯性测量模拟分析系统，其特征在于，所述惯性测量模拟分析系统至少包括：惯性测量模拟分析终端、验证平台以及设置在验证平台上的评估板，其中：

所述惯性测量模拟分析终端用于获取参考运动轨迹数据，将参考运动轨迹数据转换为驱动控制指令，将所述驱动控制指令发送至验证平台，控制验证平台根据所述驱动控制指令进行运动，从验证平台上的评估板获取运动传感数据，所述运动传感数据包括加速度数据、地磁仪数据以及陀螺仪数据中的任一种或多种，对运算参数进行设置，根据设置的所述运算参数和获取到的所述运动传感数据进行运算得到评估板的实际运动轨迹数据，将所述运算得到的实际运动轨迹数据与参考运动轨迹数据进行比较，生成数据分析报告并根据模拟过程中运算参数的设置生成软件C语言源代码；

所述验证平台用于在惯性测量模拟分析终端的控制下进行运动；

所述评估板设置在所述验证平台上，用于在所述验证平台进行运动时，生成运动传感数据。

12.如权利要求11所述的惯性测量模拟分析系统，其特征在于，所述惯性测量模拟分析系统还包括：

参考评估板，用于获取参考运动传感数据并将所述参考运动传感数据发送至所述惯性测量模拟分析终端。

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