CN110530396A - 一种陀螺仪传感器误差的处理方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陀螺仪传感器误差的处理方法,所述方法包括:获取陀螺仪传感器的零偏误差;监测所述陀螺仪传感器的运动状态;每当所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,根据预先设置的计算方法计算该陀螺仪传感器的误差;使用计算所得的误差更新所述陀螺仪传感器的误差。通过本发明的方案,能够简单、有效地处理陀螺仪传感器的误差。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域,尤指一种陀螺仪传感器误差的处理方法及设备。
背景技术
目前,在5G时代,网络资源已不再是数据传输的瓶颈,这为基于虚拟现实(VirtualReality)技术实现提供了技术上可行性。在虚拟现实场景中的交互方式与传统的桌面PC交互方式有明显的不同,通常使用九轴传感器来采集用户的交互数据,该九轴传感器中,陀螺仪传感器对瞬时的旋转状态敏感,可以捕捉到瞬时的角速度变化,但是受限于目前的工业生产技术,陀螺仪传感器设备通常存在漂移误差。针对现有技术中存在的上述问题,亟需要提出一种用于解决陀螺仪传感器的漂移问题的方法。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种陀螺仪传感器误差的处理方法及装置,能够简单、有效地处理陀螺仪传感器的误差。
为了达到本发明目的,本发明提供了一种陀螺仪传感器误差的处理方法,其特征在于,所述方法包括:
获取陀螺仪传感器的零偏误差;
监测所述陀螺仪传感器的运动状态;
每当所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,根据预先设置的计算方法计算该陀螺仪传感器的误差;
使用计算所得的误差更新所述陀螺仪传感器的误差。
一种示例性的实施例中,所述监测所述陀螺仪传感器的运动状态,包括:
获取预先设置阈值;
当所述陀螺仪传感器的读数大于设置阈值时,判断所述陀螺仪传感器处于运动状态;
当所述陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,判断所述陀螺仪传感器处于非运动状态。
一种示例性的实施例中,所述陀螺仪传感器所属设备中还设置有加速度计和磁强计;
所述当所述陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,方法还包括:
获取所述陀螺仪传感器测得的角度值;
所述每当所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,根据预先设置的计算方法计算该陀螺仪传感器的误差,包括:
采用加速度计和磁强计计算所述陀螺仪传感器的角度值;
确定所计算的角度值和所述陀螺仪传感器测得的角度值的差值,作为陀螺仪传感器的误差。
一种示例性的实施例中,所述采用加速度计和磁强计计算所述陀螺仪传感器的角度值,包括:
读取加速度计的读数;
根据所述读数计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度;
在计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度之后,再获取磁强计的读数,根据所述磁强计的读数计算出绕z轴旋转的角度。
一种示例性的实施例中,所述使用计算所得的误差更新所述陀螺仪传感器的误差,包括:
将计算所得的误差加上所述零偏误差,更新为所述陀螺仪传感器的误差。
为了解决上述问题,本发明还提供了一种设备,包括陀螺仪传感器、加速度计和磁强计;其特征在于:
所述陀螺仪传感器,用于获取陀螺仪传感器的零偏误差;并监测所述陀螺仪传感器的运动状态;
所述加速度计和磁强计,用于每当所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,根据预先设置的计算方法计算该陀螺仪传感器的误差;使用计算所得的误差更新所述陀螺仪传感器的误差。
一种示例性的实施例中,所述监测所述陀螺仪传感器的运动状态,包括:
获取预先设置阈值;
当所述陀螺仪传感器的读数大于设置阈值时,判断所述陀螺仪传感器处于运动状态;
当所述陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,判断所述陀螺仪传感器处于非运动状态。
一种示例性的实施例中,所述当所述陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,还包括:
所述陀螺仪传感器,还用于获取所述陀螺仪传感器测得的角度值;
所述加速度计和磁强计,用于所述每当所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,根据预先设置的计算方法计算该陀螺仪传感器的误差,包括:
根据预先设置的计算方法计算所述陀螺仪传感器的角度值;
确定所计算的角度值和所述陀螺仪传感器测得的角度值的差值,作为陀螺仪传感器的误差。
一种示例性的实施例中,所述根据预先设置的计算方法计算所述陀螺仪传感器的角度值,包括:
读取加速度计的读数;
根据所述读数计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度;
在计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度之后,再获取磁强计的读数,根据所述磁强计的读数计算出绕z轴旋转的角度。
一种示例性的实施例中,所述使用计算所得的误差更新所述陀螺仪传感器的误差,包括:
将计算所得的误差加上所述零偏误差,更新为所述陀螺仪传感器的误差。
与现有技术相比,本发明提供一种陀螺仪传感器误差的处理方法,所述方法包括:获取陀螺仪传感器的零偏误差;监测所述陀螺仪传感器的运动状态;每当所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,根据预先设置的计算方法计算该陀螺仪传感器的误差;使用计算所得的误差更新所述陀螺仪传感器的误差。通过本发明的方案,能够更简单、有效地处理陀螺仪传感器的误差。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案,并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例中陀螺仪传感器误差的处理方法的流程图;
图2为本发明实施例中设备的示意图;
图3为本发明一示例陀螺仪传感器误差的处理方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是本发明的陀螺仪传感器误差的处理方法的流程图,根据该流程图,本实施例的陀螺仪传感器误差的处理方法,包括:
步骤100:获取陀螺仪传感器的零偏误差。
在本实施例中,陀螺仪传感器位于一种设备中,该设备可以为九轴传感器。该九轴传感器可以包含加速度计(x、y、z三轴)、陀螺仪(x、y、z三轴)、磁强计(x、y、z三轴)。
陀螺仪传感器的误差是由零偏误差和随机漂移误差两部分所组成。其中,该零偏误差是陀螺仪传感器每次启动时产生的一个固定数值的误差,随机漂移误差是陀螺仪运动时随机产生的误差。该陀螺仪传感器的零偏误差可通过在陀螺仪传感器初始状态时,获取陀螺仪传感器的零偏误差;也可以通过陀螺仪传感器静置设备一段时间后,获取陀螺仪传感器的零偏误差。
一种示例性的实施例中,所述陀螺仪传感器所属设备中还设置有加速度计和磁强计。
步骤101:监测所述陀螺仪传感器的运动状态。
在本实施例中,监测所述陀螺仪传感器的运动状态,可以根据该陀螺仪传感器的读数确定陀螺仪传感器的运动状态。该运动状态可以划分为两种:“运动”状态和“未运动”状态。当陀螺仪传感器所在的设备处于较大幅度地运动状态,则判定其为“运动”状态;当陀螺仪传感器所在的设备处于静止或者匀速运动,则判定其为“未运动”状态。
一种示例性的实施例中,所述监测所述陀螺仪传感器的运动状态,包括:获取预先设置阈值;当所述陀螺仪传感器的读数大于设置阈值时,判断所述陀螺仪传感器处于运动状态;当所述陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,判断所述陀螺仪传感器处于非运动状态。由于不同的陀螺仪传感器误差不同,该预先设置阈值可以根据经验值来确定。例如:以MPU6050模块为例,在实验中x、y、z轴预先设置阈值为0.01rad/s。
一种示例性的实施例中,当陀螺仪传感器的读数大于设置阈值时,判断所述陀螺仪传感器处于运动状态时,使用陀螺仪传感器的读数的输出作为当前设备的运动状态的输出数据。当陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,判断所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,使用加速度计和磁强计所计算出的角度值作为当前设备的运动状态输出数据。在该实施例中,使用加速度计和磁强计所计算出的角度值的具体实现方式可以采用以下方式:
第一步,获取加速度计ax、ay、az三轴的读数;
第二步,通过加速度计读取到ax、ay、az三轴的读数后,通过以下公式计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度:
绕x轴的瞬时角度为:θ=arcsin(-ax/g),其中,θ表示绕x轴的瞬时角度,g表示重力加速度;
绕y轴的瞬时角度为:φ=arctan(ay/az),其中,φ表示绕y轴的瞬时角度;
第三步,在计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度之后,再获取磁强计的读数;
第四步,根据所述磁强计的读数计算出绕z轴旋转的角度:
其中,ψ表示绕z轴旋转的角度,Mx、My、Mz分别表示磁强计x、y、z轴的输出。
步骤102:每当所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,根据预先设置的计算方法计算该陀螺仪传感器的误差。
在本实施例中,根据步骤101确定当所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,根据预先设置的计算方法计算该陀螺仪传感器的误差,所计算出的陀螺仪传感器的误差是该陀螺仪传感器的随机漂移误差。
一种示例性的实施例中,所述当所述陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,方法还包括:获取所述陀螺仪传感器测得的角度值。
采用加速度计和磁强计计算所述陀螺仪传感器的角度值;
确定所计算的角度值和所述陀螺仪传感器测得的角度值的差值,作为陀螺仪传感器的误差。
一种示例性的实施例中,采用加速度计和磁强计计算所述陀螺仪传感器的角度值,包括:读取加速度计的读数;根据所述读数计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度;在计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度之后,再获取磁强计的读数,根据所述磁强计的读数计算出绕z轴旋转的角度。上述的计算角度的方式可以采用以下过程计算:首先获取加速度计ax、ay、az三轴的读数;再通过加速度计读取到ax、ay、az三轴的读数后,通过以下公式计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度:
绕x轴的瞬时角度为:θ=arcsin(-ax/g),其中,θ表示绕x轴的瞬时角度,g表示重力加速度;
绕y轴的瞬时角度为:φ=arctan(ay/az),其中,φ表示绕y轴的瞬时角度;
在计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度之后,再获取磁强计的读数;根据所述磁强计的读数计算出绕z轴旋转的角度:
其中,ψ表示绕z轴旋转的角度,Mx、My、Mz分别表示磁强计x、y、z轴的输出。
步骤103:使用计算所得的误差更新所述陀螺仪传感器的误差。
在本实施例中,通过步骤102计算出的该陀螺仪传感器的随机漂移误差,根据该计算所得的随机漂移误差更新所述陀螺仪传感器的误差。
一种示例性的实施例中,将计算所得的随机漂移误差加上陀螺仪传感器的零偏误差,更新为所述陀螺仪传感器的误差。
另外,本申请提供了一种设备的装置一个实施例,该装置实施例与图1所示的方法实施例对应。
为了解决上述问题,如图2所示,本发明还提供了一种设备,其特征在于,包括陀螺仪传感器201、加速度计202和磁强计203;
所述陀螺仪传感器,用于获取陀螺仪传感器的零偏误差;并监测所述陀螺仪传感器的运动状态;
所述加速度计和磁强计,用于每当所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,根据预先设置的计算方法计算该陀螺仪传感器的误差;使用计算所得的误差更新所述陀螺仪传感器的误差。
一种示例性的实施例中,所述监测所述陀螺仪传感器的运动状态,包括:
获取预先设置阈值;
当所述陀螺仪传感器的读数大于设置阈值时,判断所述陀螺仪传感器处于运动状态;
当所述陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,判断所述陀螺仪传感器处于非运动状态。
一种示例性的实施例中,所述当所述陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,还包括:
所述陀螺仪传感器,还用于获取所述陀螺仪传感器测得的角度值;
所述加速度计和磁强计,用于所述每当所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,根据预先设置的计算方法计算该陀螺仪传感器的误差,包括:
根据预先设置的计算方法计算所述陀螺仪传感器的角度值;
确定所计算的角度值和所述陀螺仪传感器测得的角度值的差值,作为陀螺仪传感器的误差。
一种示例性的实施例中,所述根据预先设置的计算方法计算所述陀螺仪传感器的角度值,包括:
读取加速度计的读数;
根据所述读数计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度;
在计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度之后,再获取磁强计的读数,根据所述磁强计的读数计算出绕z轴旋转的角度。
一种示例性的实施例中,所述使用计算所得的误差更新所述陀螺仪传感器的误差,包括:
将计算所得的误差加上所述零偏误差,更新为所述陀螺仪传感器的误差。
如图3所示,本发明的一种示例性的实施例的实施过程如下:
步骤300:基于虚拟现实技术的机房监控系统的交互场景中,将九轴传感器采集的用户交互意图作为原始采样数据。
步骤301:获取陀螺仪传感器的零偏误差。
步骤302:获取预先设置阈值;将陀螺仪传感器的读数与预先设置阈值进行比较判断。
步骤303:当所述陀螺仪传感器的读数大于设置阈值时,使用陀螺仪传感器的读数的输出作为当前设备的运动状态的输出数据。
步骤304:当陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,使用加速度计和磁强计所计算出的角度值作为当前设备的运动状态输出数据。
步骤305:当陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,使用加速度计和磁强计所计算出的角度值,更新所述陀螺仪传感器的误差。
在本实施例中,当陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,使用加速度计和磁强计所计算出的角度值,更新所述陀螺仪传感器的误差的具体实现过程可以采用以下步骤进行实现:
步骤3051:当所述陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,获取所述陀螺仪传感器测得的角度值;
步骤3052:读取加速度计的读数;
步骤3053:根据所述读数计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度;
步骤3054:在计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度之后,再获取磁强计的读数,根据所述磁强计的读数计算出绕z轴旋转的角度;
步骤3055:根据所计算的角度值和陀螺仪传感器测得的角度值的差值,作为陀螺仪传感器的误差。
步骤3056:将步骤3055计算所得的误差加上陀螺仪传感器的零偏误差,更新为该陀螺仪传感器的误差。
基于本实施例的一个具体示例,应用于虚拟现实技术的机房监控系统中,解决通过九轴传感器收集用户交互意图时所存在的陀螺仪漂移问题。首先,判断设备是否处于运动状态,当陀螺仪读数小于设置的阈值时,使用加速度计和磁强计所计算的输出作为当前设备的运动状态输出。同时在“未运动”状态时,更新陀螺仪误差参数的数值,使得系统中陀螺仪误差参数可以得到即时地修正,能够更有效地处理陀螺仪的误差。
本领域普通技术人员可以理解,上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中,在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分;例如,一个物理组件可以具有多个功能,或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器,如数字信号处理器或微处理器执行的软件,或者被实施为硬件,或者被实施为集成电路,如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上,计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的,术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外,本领域普通技术人员公知的是,通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据,并且可包括任何信息递送介质。
Claims (10)
1.一种陀螺仪传感器误差的处理方法,其特征在于,所述方法包括:
获取陀螺仪传感器的零偏误差;
监测所述陀螺仪传感器的运动状态;
每当所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,根据预先设置的计算方法计算该陀螺仪传感器的误差;
使用计算所得的误差更新所述陀螺仪传感器的误差。
2.根据权利要求1所述陀螺仪传感器误差的处理方法,其特征在于,所述监测所述陀螺仪传感器的运动状态,包括:
获取预先设置阈值;
当所述陀螺仪传感器的读数大于设置阈值时,判断所述陀螺仪传感器处于运动状态;
当所述陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,判断所述陀螺仪传感器处于非运动状态。
3.根据权利要求2所述陀螺仪传感器误差的处理方法,其特征在于,
所述陀螺仪传感器所属设备中还设置有加速度计和磁强计;
所述当所述陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,方法还包括:
获取所述陀螺仪传感器测得的角度值;
所述每当所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,根据预先设置的计算方法计算该陀螺仪传感器的误差,包括:
采用加速度计和磁强计计算所述陀螺仪传感器的角度值;
确定所计算的角度值和所述陀螺仪传感器测得的角度值的差值,作为陀螺仪传感器的误差。
4.根据权利要求3所述陀螺仪传感器误差的处理方法,其特征在于,所述采用加速度计和磁强计计算所述陀螺仪传感器的角度值,包括:
读取加速度计的读数;
根据所述读数计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度;
在计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度之后,再获取磁强计的读数,根据所述磁强计的读数计算出绕z轴旋转的角度。
5.根据权利要求4所述陀螺仪传感器误差的处理方法,其特征在于,所述使用计算所得的误差更新所述陀螺仪传感器的误差,包括:
将计算所得的误差加上所述零偏误差,更新为所述陀螺仪传感器的误差。
6.一种设备,其特征在于,包括陀螺仪传感器、加速度计和磁强计;
所述陀螺仪传感器,用于获取陀螺仪传感器的零偏误差;并监测所述陀螺仪传感器的运动状态;
所述加速度计和磁强计,用于每当所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,根据预先设置的计算方法计算该陀螺仪传感器的误差;使用计算所得的误差更新所述陀螺仪传感器的误差。
7.根据权利要求6所述设备,其特征在于,所述监测所述陀螺仪传感器的运动状态,包括:
获取预先设置阈值;
当所述陀螺仪传感器的读数大于设置阈值时,判断所述陀螺仪传感器处于运动状态;
当所述陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,判断所述陀螺仪传感器处于非运动状态。
8.根据权利要求7所述设备,其特征在于,所述当所述陀螺仪传感器的读数小于设置阈值时,还包括:
所述陀螺仪传感器,还用于获取所述陀螺仪传感器测得的角度值;
所述加速度计和磁强计,用于所述每当所述陀螺仪传感器处于非运动状态时,根据预先设置的计算方法计算该陀螺仪传感器的误差,包括:
根据预先设置的计算方法计算所述陀螺仪传感器的角度值;
确定所计算的角度值和所述陀螺仪传感器测得的角度值的差值,作为陀螺仪传感器的误差。
9.根据权利要求8所述设备,其特征在于,所述根据预先设置的计算方法计算所述陀螺仪传感器的角度值,包括:
读取加速度计的读数;
根据所述读数计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度;
在计算出绕x轴的瞬时角度和绕y轴的瞬时角度之后,再获取磁强计的读数,根据所述磁强计的读数计算出绕z轴旋转的角度。
10.根据权利要求9所述设备,其特征在于,所述使用计算所得的误差更新所述陀螺仪传感器的误差,包括:
将计算所得的误差加上所述零偏误差,更新为所述陀螺仪传感器的误差。
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