CN114923505B - 一种惯性传感器的测试装置、方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种惯性传感器的测试装置、方法及系统。该测试装置包括：转台；多个采集板，层叠式安装于所述转台上，所述多个采集板随所述转台绕中心点转动；其中，每个采集板上设置有多个安装条，每个安装条用于安装多个惯性传感器。本发明能够增加单次惯性传感器测试的产品数量，提高惯性传感器测试效率。

Description

一种惯性传感器的测试装置、方法及系统

技术领域

本发明涉及传感器检测技术领域，尤其涉及一种惯性传感器的测试装置、方法及系统。

背景技术

惯性传感器（IMU）是所有定位系统中最关键的传感器之一。惯性传感器用于测量运动、加速度和旋转速度等基本物理量。在车辆中使用时，用于对车辆在时空中运动方式进行测量。惯性传感器对自动驾驶的应用至关重要。IMU的可靠性较强，不受干扰、迷惑，且不受天气和其他环境条件的影响。在自动驾驶系统中，IMU可作为其他传感器数据缺失时的有效补充。IMU通过计算车辆的姿态（俯仰角和滚动角）、航向、速度和位置变化，以补充位置信号更新的空白。甚至在其他传感器失效时可进行航位推算，作为独立的数据源，进行短期导航，并验证来自其他传感器的信息。

而随着经济发展，目前IMU产品的需求量呈现指数级增长，但是IMU产品的标定测试数量却影响着产量，常用的标定设备为带温箱的双轴转台，标定数量受到转台端口数量的限制，单个转台最大的标定能力为33只/天。目前存在IMU测试效率较低的问题。

发明内容

本发明提供了一种惯性传感器的测试装置、方法及系统，能够增加单次惯性传感器测试的产品数量，提高惯性传感器测试效率。

第一方面，本发明提供了一种惯性传感器的测试装置，包括：转台；多个采集板，层叠式安装于所述转台上，所述多个采集板随所述转台绕中心点转动；其中，每个采集板上设置有多个安装条，每个安装条用于安装多个惯性传感器。

在一种可能的实现方式中，所述多个采集板包括上层采集板和底层采集板；所述底层采集板通过螺钉固定于所述转台上，所述上层采集板通过螺栓依次可拆卸的固定于所述底层采集板上。

在一种可能的实现方式中，所述多个安装条通过螺钉固定于每个采集板上，所述每个安装条可拆卸的安装多个惯性传感器。

在一种可能的实现方式中，每个采集板上设置有单片机，以及与单片机电气连接的电路板；每个惯性传感器的安装位置设置有与电路板电气连接的数据采集口；所述惯性传感器安装后通过所述数据采集口和所述电路板，与所述单片机进行通信。

在一种可能的实现方式中，所述转台底部设置有转台滑环，每个采集板通过航插接头与所述转台底部的转台滑环连接；所述转台滑环与上位机连接；单片机通过数据采集口采集各惯性传感器的测量信息，并通过所述航插接头和所述转台滑环将所述各惯性传感器的测量信息上传至所述上位机，实现数据传输。

在一种可能的实现方式中，所述多个安装条的长度与所述采集板的其中一边平齐，多个安装条平行等间距安装于每个采集板上；每个安装条设置有快插基座，所述快插基座用于可拆卸的固定所述惯性传感器，一个快插基座与一个数据采集口相对设置，构成一个安装位置，多个安装位置等间距设置于每个安装条的一侧。

在一种可能的实现方式中，所述采集板和安装条的强度大于强度阈值，密度小于密度阈值。

第二方面，本发明实施例提供了一种惯性传感器的测试方法，应用于如上述任一种可能的实现方式所述的测试装置；该测试方法包括：获取目标惯性传感器的测量信息和位置信息，所述位置信息包括采集板层数，安装条行数和安装位置；获取所述转台的角位移，所述角位移包括旋转方向和旋转角度；基于所述转台的角位移，和所述目标惯性传感器的位置信息，确定所述目标惯性传感器的位移信息；基于所述目标惯性传感器的位移信息和测量信息，对所述目标惯性传感器进行测试，以标定所述目标惯性传感器。

在一种可能的实现方式中，在所述基于所述目标惯性传感器的位移信息和测量信息，对所述目标惯性传感器进行测试，以标定所述目标惯性传感器之前还包括：获取与所述目标惯性传感器位于同一采集板的其他惯性传感器的位移信息和测量信息；相应的，所述基于所述目标惯性传感器的位移信息和测量信息，对所述目标惯性传感器进行测试，以标定所述目标惯性传感器，包括：基于所述目标惯性传感器的位移信息和测量信息，和所述其他惯性传感器的位移信息和测量信息，对所述目标惯性传感器进行测试，以标定所述目标惯性传感器。

第三方面，本发明实施例提供了一种惯性传感器的测试系统，该测试系统包括如上述任一种可能的实现方式所述的测试装置和上位机。

本发明提供一种惯性传感器的测试装置、方法及系统，具有如下技术效果。

1、本发明通过在转台上设置多个层叠式安装的采集板，每个采集板上设置有多个安装条，每个安装条用于安装多个惯性传感器，多个采集板随所述转台绕中心点转动；从而实现更多数量的惯性传感器同时随转台绕中心点转动，实现对更多数量的惯性传感器同时测量，增加单次惯性传感器测试的产品数量，提高惯性传感器测试效率。

2、本发明底层采集板通过螺钉固定于转台上，上层采集板通过螺栓依次可拆卸的固定于底层采集板上，安装条通过螺钉固定于每个采集板上，所述每个安装条可拆卸的安装多个惯性传感器，使得惯性传感器的拆卸过程更加便捷，进一步提高了惯性传感器的测试效率。

3、本发明多个安装条平行等间距安装于每个采集板上，多个安装位置等间距设置于每个安装条的一侧，从而可以通过位于同一采集板上的多个惯性传感器的测试信息和多个惯性传感器之间的位置关系，对其中任一惯性传感器进行校准测试，提高该惯性传感器的测试准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是目前存在的一种惯性传感器的测试装置的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种惯性传感器的测试装置的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种惯性传感器的测试系统的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种惯性传感器的测试方法的流程示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

在本发明的描述中，除非另有说明，“/”表示“或”的意思，例如，A/B可以表示A或B。本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。此外，“至少一个”“多个”是指两个或两个以上。“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念，便于理解。

此外，本申请的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选的还包括其他没有列出的步骤或模块，或可选的还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图通过具体实施例来进行说明。

如图1所示，目前存在一种惯性传感器的测试装置。该测试装置包括转台。惯性传感器通过固定支架安装于转台上。该测试装置每次仅能对一个惯性传感器进行测试。单个转台最大的标定能力仅能达到33只/天。而随着惯性传感器需求的增长，如图1所示的测试装置存在对惯性传感器的测试效率较低的问题。

为解决上述技术问题，如图2所示，本发明实施例提供了一种惯性传感器的测试装置。该测试装置包括转台和多个采集板。

其中，多个采集板，层叠式安装于转台上，多个采集板随转台绕中心点转动。每个采集板上设置有多个安装条，每个安装条用于安装多个惯性传感器。

本发明提供一种惯性传感器的测试装置，通过在转台上设置多个层叠式安装的采集板，每个采集板上设置有多个安装条，每个安装条用于安装多个惯性传感器，多个采集板随转台绕中心点转动；从而实现更多数量的惯性传感器同时随转台绕中心点转动，实现对更多数量的惯性传感器同时测量，增加单次惯性传感器测试的产品数量，提高惯性传感器测试效率。

示例性的，假设4个采集板层叠式安装于转台上，每个采集板安装5个安装条，每个安装条安装10个惯性传感器，如此，本发明实施例提供的测试装置可以对200个惯性传感器进行同时测试，提高惯性传感器测试效率。

在一些实施例中，多个采集板包括上层采集板和底层采集板；底层采集板通过螺钉固定于转台上，上层采集板通过螺栓依次可拆卸的固定于底层采集板上。

在一些实施例中，多个安装条通过螺钉固定于每个采集板上，每个安装条可拆卸的安装多个惯性传感器。

需要说明的是，如图1所示的测试装置，在惯性传感器的测试过程中，惯性传感器的拆卸过程需对转台的安装孔和支架进行拆卸。随着测试次数的增加，对转台台面和支架的损伤较大。例如，转台上安装孔由于多次拆卸容易损伤，无法固定。

而本发明在增加单次惯性传感器测试的产品数量，提高惯性传感器测试效率的同时，底层采集板通过螺钉固定于转台上，上层采集板通过螺栓依次可拆卸的固定于底层采集板上，如此一来，底层采集板无需拆卸，仅对上层采集板拆装即可，可以避免转台由于多次拆卸过程而损坏。且安装条通过螺钉固定于每个采集板上，每个安装条可拆卸的安装多个惯性传感器，也即是说，惯性传感器的拆卸过程中仅需对惯性传感器本身和采集板进行拆卸即可，方便快捷，进一步提高了惯性传感器的测试效率。

需要说明的是，底层采集板通过螺钉固定于转台上，从而底层采集板与转台一次装配成型，在后续测试过程中无需拆卸，避免采集板多次拆卸导致的与转台位置偏移问题，保证了测试装置的测试精度。

在一些实施例中，每个采集板上设置有单片机，以及与单片机电气连接的电路板；每个惯性传感器的安装位置设置有与电路板电气连接的数据采集口；惯性传感器安装后通过数据采集口和电路板，与单片机进行通信。

需要说明的是，本发明实施例可以通过单片机选择确定需要通信的数据采集口，从而实现对于多个惯性传感器的选择通信，也即实现对于多个惯性传感器的测量信息的轮流采集。示例性的，数据采集口可以为串行接口，本发明实施例可以通过单片机经串行接口轮流采集多个惯性传感器的测量信息。

在一些实施例中，转台底部设置有转台滑环，每个采集板通过航插接头与转台底部的转台滑环连接；转台滑环与上位机连接；单片机通过数据采集口采集各惯性传感器的测量信息，并通过航插接头和转台滑环将各惯性传感器的测量信息上传至上位机，实现数据传输。

需要说明的是，如图3所示，本发明实施例可以通过数据采集口、航插接头和转台滑环，在惯性传感器、采集板和上位机之间建立通信链路，使得上位机可以获取多个惯性传感器的测量信息，实现对于同时进行测试的多个惯性传感器的标定，提高惯性传感器的测试效率。

在一些实施例中，多个安装条的长度与采集板的其中一边平齐，多个安装条平行等间距安装于每个采集板上；每个安装条设置有快插基座，快插基座用于可拆卸的固定惯性传感器，一个快插基座与一个数据采集口相对设置，构成一个安装位置，多个安装位置等间距设置于每个安装条的一侧。

需要说明的是，多个安装条平行等间距安装于每个采集板上，多个安装位置等间距设置于每个安装条的一侧，从而可以通过本发明实施例提供的测试装置，便捷唯一地确定每个惯性传感器的位置信息，为确定每个惯性传感器的位移和运动信息提供便利，使得每个惯性传感器的测试更加快捷，提高惯性传感器的测试效率。

需要说明的是，多个惯性传感器等间距的设置于每个安装条的一侧，多个安装条平行等间距安装于每个采集板上，多个采集板等间距层叠设置于转台上，从而本发明实施例可以固定设置多个惯性传感器之间的位置关系，从而可以基于多个惯性传感器之间的位置关系，在惯性传感器的测试过程中，进行相互校准，提高惯性传感器的测试准确度。

示例性的，本发明实施例可以通过位于同一采集板上的多个惯性传感器的测试信息和多个惯性传感器之间的位置关系，对其中任一惯性传感器进行校准测试，提高该惯性传感器的测试准确度。

在一些实施例中，采集板和安装条的强度大于强度阈值，密度小于密度阈值。

需要说明的是，一方面，采集板和安装条的强度大于强度阈值，如此可保证采集板和安装条在测试过程的支撑强度，保证测试装置在测试过程的可靠性。另一方面，采集板和安装条的密度小于密度阈值，可以减小测试装置的整体重量，使得测试装置可以以更小的扭矩对惯性传感器进行测试，从而在保证测试装置可靠性的同时，增加同时测试的惯性传感器的数量，进一步提高惯性传感器的测试效率。

示例性的，采集板和安装条的材质可以2A12高强度硬铝合金。假设测试装置安装200只惯性传感器，则装配后约25Kg，而转台的最大承重为40Kg，保证了测试装置的可靠性，提高了转台的利用率。

可选的，本发明实施例提供了一种惯性传感器的测试方法，应用于如上述实施例的图2所示的惯性传感器的测试装置；该测试方法包括步骤S101-S104。

S101、获取目标惯性传感器的测量信息和位置信息。

其中，目标惯性传感器为多个惯性传感器中的任一惯性传感器。

在一些实施例中，测量信息包括惯性传感器的姿态角、航向、速度和位移。其中，姿态角包括俯仰角和滚动角。位移包括水平位移和垂直位移。

本申请实施例中，位置信息包括采集板层数，安装条行数和安装位置。

可以理解的是，本发明实施例可以通过目标惯性传感器所在采集板的层数、所在安装条的行数和所在安装条的安装位置，确定目标惯性传感器的位置。

S102、获取转台的角位移。

本申请实施例中，角位移包括旋转方向和旋转角度。

需要说明的是，多个采集板随转台绕中心点转动，从而测试装置上安装的多个惯性传感器随转台绕中心点转动，如此一来，本发明实施例可以通过转台的角位移，也即旋转方向和旋转角度，确定多个惯性传感器的位移信息。

S103、基于转台的角位移和目标惯性传感器的位置信息，确定目标惯性传感器的位移信息。

S104、基于目标惯性传感器的位移信息和测量信息，对目标惯性传感器进行测试，以标定目标惯性传感器。

如此一来，本发明实施例可以对测试装置上安装的多个惯性传感器进行测试标定，提高惯性传感器的测试效率。

可选的，步骤S104之前，该测试方法，还包括步骤S201。

S201、获取与目标惯性传感器位于同一采集板的其他惯性传感器的位移信息和测量信息。

相应的，步骤S104具体可以实现为：基于目标惯性传感器的位移信息和测量信息，和其他惯性传感器的位移信息和测量信息，对目标惯性传感器进行测试，以标定目标惯性传感器。

如此一来，本发明实施例可以基于位于同一采集板上的多个惯性传感器的测试信息和多个惯性传感器之间的位置关系，对其中任一惯性传感器进行校准测试，提高该惯性传感器的测试准确度。

需要说明的是，针对智能驾驶汽车对组合导航系统低成本、高精度的需求，惯性传感器的零偏、标度因数和交叉耦合系数等性能指标不能直接满足，需要对这些参数进行标定和补偿。全温区标定需要使用带温箱多轴转台，受到高精度的温箱转台滑环（一般为100~150环）的制约，一只产品需要引出6路信号占用滑环线，采用传统技术手段进行标定测试一台设备的标定能力大约22套/天，效率低，严重影响了微惯性测量组合的成本和生产周期，成为产品量产的生产瓶颈。

本发明实现传感器批量误差补偿，达到高精度要求，降低全温区误差补偿与测试的成本，实现惯性传感器和组合导航传感器系统系列化产品工程化。

在测试装置中设有高容量的数据采集存储装置，在数据采集过程中，采集到的数据可以时时存储在其中，数据通过网线端口进行传输，可以使产品免受滑环数量的制约，完成大规模采集工作。

可选地，本发明实施例提供了一种惯性传感器的测试系统，该测试系统包括如上述实施例的图2所示的惯性传感器的测试装置和上位机。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种惯性传感器的测试装置，其特征在于，包括：

转台；

多个采集板，层叠式安装于所述转台上，所述多个采集板随所述转台绕中心点转动，以测试惯性传感器的俯仰角和滚动角；

其中，每个采集板上设置有多个安装条，每个安装条用于安装多个惯性传感器；所述多个采集板包括上层采集板和底层采集板；所述底层采集板通过螺钉固定于所述转台上，所述上层采集板通过螺栓依次可拆卸的固定于所述底层采集板上；所述多个安装条通过螺钉固定于每个采集板上，所述每个安装条可拆卸的安装多个惯性传感器；

所述多个安装条的长度与所述采集板的其中一边平齐，多个安装条平行等间距安装于每个采集板上；每个安装条设置有快插基座，所述快插基座用于可拆卸的固定所述惯性传感器，一个快插基座与一个数据采集口相对设置，构成一个安装位置，多个安装位置等间距设置于每个安装条的一侧。

2.根据权利要求1所述的惯性传感器的测试装置，其特征在于，每个采集板上设置有单片机，以及与单片机电气连接的电路板；每个惯性传感器的安装位置设置有与电路板电气连接的数据采集口；所述惯性传感器安装后通过所述数据采集口和所述电路板，与所述单片机进行通信。

3.根据权利要求2所述的惯性传感器的测试装置，其特征在于，所述转台底部设置有转台滑环，每个采集板通过航插接头与所述转台底部的转台滑环连接；所述转台滑环与上位机连接；

单片机通过数据采集口采集各惯性传感器的测量信息，并通过所述航插接头和所述转台滑环将所述各惯性传感器的测量信息上传至所述上位机，实现数据传输。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的惯性传感器的测试装置，其特征在于，所述采集板和安装条的强度大于强度阈值，密度小于密度阈值。

5.一种惯性传感器的测试方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4任一项所述的测试装置；所述测试方法包括：

获取目标惯性传感器的测量信息和位置信息，所述位置信息包括采集板层数，安装条行数和安装位置；

获取所述转台的角位移，所述角位移包括旋转方向和旋转角度；

基于所述转台的角位移，和所述目标惯性传感器的位置信息，确定所述目标惯性传感器的位移信息；

基于所述目标惯性传感器的位移信息和测量信息，对所述目标惯性传感器进行测试，以标定所述目标惯性传感器。

6.根据权利要求5所述的惯性传感器的测试方法，其特征在于，在所述基于所述目标惯性传感器的位移信息和测量信息，对所述目标惯性传感器进行测试，以标定所述目标惯性传感器之前还包括：

获取与所述目标惯性传感器位于同一采集板的其他惯性传感器的位移信息和测量信息；

相应的，所述基于所述目标惯性传感器的位移信息和测量信息，对所述目标惯性传感器进行测试，以标定所述目标惯性传感器，包括：

基于所述目标惯性传感器的位移信息和测量信息，和所述其他惯性传感器的位移信息和测量信息，对所述目标惯性传感器进行测试，以标定所述目标惯性传感器。

7.一种惯性传感器的测试系统，其特征在于，所述测试系统包括如权利要求1-4中任一项所述的惯性传感器的测试装置和上位机。

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