CN115183772A - 一种惯性测量单元、方法、设备、移动设备及存储介质 - Google Patents

一种惯性测量单元、方法、设备、移动设备及存储介质 Download PDF

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CN115183772A CN202211107399.4A CN202211107399A CN115183772A CN 115183772 A CN115183772 A CN 115183772A CN 202211107399 A CN202211107399 A CN 202211107399A CN 115183772 A CN115183772 A CN 115183772A
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张宁
刘川川
朱东福
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Abstract

本申请涉及一种惯性测量单元、方法、设备、移动设备及存储介质。其中，惯性测量单元包括：第一芯片、第二芯片、第三芯片以及基板；第一芯片、第二芯片以及第三芯片电性连接在基板上，第一芯片、第二芯片以及第三芯片为用于提供三个加速度检测轴和一个角速度检测轴的四轴传感器芯片；第一芯片、第二芯片、第三芯片的角速度检测轴分别指向相互垂直的三个方向，第一芯片、第二芯片、第三芯片的九个加速度检测轴中至少存在三个加速度检测轴分别指向三个方向，且九个加速度检测轴中存在至少一对加速度检测轴平行于基板，且分别指向相反的方向。采用本申请所提供的惯性测量单元能够改善现有技术中高精度的六轴惯性测量单元实现困难的问题。

Description

一种惯性测量单元、方法、设备、移动设备及存储介质
技术领域
本申请涉及惯性测量技术领域，特别是涉及一种惯性测量单元、方法、设备、移动设备及存储介质。
背景技术
惯性测量单元（Inertial measurement unit，IMU）是一种用于测量物体角速率以及加速度的装置。惯性测量单元具有很高的应用价值，可以被应用在需要进行运动控制的设备上，例如汽车和机器人上等；也可以被应用在需要用姿态进行精密位移推算的设备上，例如潜艇、飞机、导弹和航天器等。
目前为了实现较为准确的惯性测量，可以采用高精度的六轴惯性测量单元。六轴惯性测量单元通过提供三个加速度检测轴和三个陀螺仪检测轴，可以检测得到移动设备分别在三个相互垂直的方向上的加速度和角速度。
但是由于现有技术中的六轴惯性测量单元（例如IAM-20685芯片）需要在其内部的单片传感器芯片上同时实现三个加速度检测轴和三个角速度检测轴，涉及到芯片内部的一些封装技术、微机械加工和控制技术，因此芯片层级上的实现比较困难，导致高精度的六轴惯性测量单元的价格居高不下。可见，目前还存在高精度的六轴惯性测量单元实现困难的问题。
发明内容
基于此，本申请提供一种惯性测量单元、方法、设备、移动设备及存储介质，改善现有技术中高精度的六轴惯性测量单元实现困难的问题。
第一方面，本申请提供了一种惯性测量单元，该惯性测量单元包括：第一芯片、第二芯片、第三芯片以及基板；其中，第一芯片、第二芯片以及第三芯片电性连接在基板上，第一芯片、第二芯片以及第三芯片为用于提供三个加速度检测轴和一个角速度检测轴的四轴传感器芯片；其中，第一芯片、第二芯片、第三芯片的角速度检测轴分别指向相互垂直的三个方向，第一芯片、第二芯片、第三芯片的九个加速度检测轴中至少存在三个加速度检测轴分别指向三个方向，且九个加速度检测轴中存在至少一对加速度检测轴平行于基板，且分别指向相反的方向。
结合第一方面，在第一方面的第一种可实施方式中，惯性测量单元的第一芯片和第二芯片并列连接在基板的正面；第三芯片连接在基板的背面；第三芯片的中轴线与第一芯片和第二芯片的之间的中轴线对齐。
结合第一方面，在第一方面的第二种可实施方式中，惯性测量单元还包括第四芯片，其中，第四芯片为四轴传感器芯片；其中，第一芯片、第二芯片、第三芯片和第四芯片的四个角速度检测轴中存在一对角速度检测轴垂直于基板，且分别指向相反的方向。
结合第一方面的第二种可实施方式，在第一方面的第三种可实施方式中，第一芯片和第二芯片并列连接在基板的正面；第三芯片和第四芯片并列连接在基板的背面；第三芯片和第四芯片的中轴线与第一芯片和第二芯片的之间的中轴线对齐。
第二方面本申请提供了一种惯性测量方法，该惯性测量方法包括：通过如第一方面或第一方面的任意一项实施方式所描述的惯性测量单元采集移动设备的加速度数据和角速度数据；根据角速度数据确定移动设备在朝上方向上的角速度；根据加速度数据确定移动设备分别在朝前方向和/或侧方向上的加速度，其中，侧方向包括朝左方向和/或朝右方向。
结合第二方面，在第二方面的第一种可实施方式中，根据加速度数据确定移动设备分别在朝前方向和/或侧方向上的加速度的步骤，包括：利用最小二乘法对加速度数据进行融合，以得到三个方向上的加速度；将三个方向中与移动设备的朝前方向平行的方向上的加速度，作为移动设备在朝前方向上的加速度；和/或，将三个方向中与移动设备的侧方向平行的方向上的加速度，作为移动设备在侧方向上的加速度。
第三方面，本申请还提供了一种惯性测量设备，惯性测量设备包括：采集单元，用于通过如第一方面或第一方面的任意一项实施方式所描述的惯性测量单元采集移动设备的加速度数据和角速度数据；确定单元，用于根据角速度数据确定移动设备在朝上方向上的角速度；确定单元，还用于根据加速度数据确定移动设备分别在朝前方向和/或侧方向上的加速度。
结合第三方面，在第三方面的第一种可实施方式中，确定单元具体用于：利用最小二乘法对加速度数据进行融合，以得到三个方向上的加速度；将三个方向中与移动设备的朝前方向平行的方向上的加速度，作为移动设备在朝前方向上的加速度；和/或，将三个方向中与移动设备的侧方向平行的方向上的加速度，作为移动设备在侧方向上的加速度。
第四方面，本申请还提供了一种惯性测量设备，该惯性测量设备包括惯性测量单元、处理器和存储器，惯性测量单元、处理器和存储器通过总线连接；惯性测量单元用于采集数据；处理器，用于执行多条指令，以对采集的数据进行处理；存储器，用于存储多条指令，指令适于由处理器加载并执行如第二方面或第二方面的任意一项实施方式的惯性测量方法。
第五方面，本申请还提供了一种移动设备，该移动设备包括如第一方面或第一方面的任意一项实施方式的惯性测量单元；其中，惯性测量单元设置于移动设备的中轴线上，惯性测量单元中的基板正面朝上，且与移动设备所在地平面平行；第一芯片、第二芯片以及第三芯片的多个加速度轴检测轴中至少有一个加速度轴与移动设备的朝前方向平行。
第六方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有多条指令，指令适于由处理器加载并执行如第二方面或第二方面的任意一项实施方式的惯性测量方法。
综上，本申请提供了一种惯性测量单元、方法、设备、移动设备及存储介质。其中，本申请中的惯性测量单元通过三片四轴传感器芯片提供了三个加速度检测轴以及三个角速度检测轴，实现了一种六轴惯性测量单元。另外，由于三个四轴传感器芯片总共有9个加速度检测轴，其中至少有一对加速度检测轴分别指向相反的方向，因此本申请的惯性测量单元可以通过加速度检测轴的对称分布来进一步提升惯性测量的精度。总的来说，本申请提供了一种高精度的六轴惯性测量单元。
附图说明
图1为一个实施例中惯性测量单元的应用场景图；
图2为一个实施例中惯性测量单元的结构示意图；
图3为一个实施例中惯性测量单元中各部件的连接关系示意图；
图4为另一个实施例中惯性测量单元的结构示意图；
图5为另一个实施例中惯性测量单元中各部件的连接关系示意图；
图6为另一个实施例中惯性测量单元的结构示意图；
图7为另一个实施例中惯性测量单元中各部件的连接关系示意图；
图8为一个实施例中惯性测量方法的流程示意图；
图9为本申请提供的一种惯性测量设备的示意性框图；
图10为本申请提供的一种惯性测量设备的结构性框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
由于本申请实施例涉及大量的专业术语，为了便于理解，下面先对本申请实施例可能涉及的相关术语和概念进行介绍。
1、惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU）
惯性测量单元（Inertial measurement unit，IMU）是一种用于测量物体角速率以及加速度的装置。惯性测量单元中包括传感器芯片，传感器芯片也即是微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）传感器芯片，传感器芯片用于对移动设备的加速度和角速度等进行检测。
为了实现加速度检测，惯性测量传感器可以包括加速度传感器芯片（又称为加速度计），加速度传感器芯片可以提供多个加速度检测轴，用以对移动设备在不同方向上的加速度进行检测；为了实现角速度检测，惯性测量传感器可以包括角速度传感器芯片（又称为陀螺仪），角速度传感器芯片可以提供多个角速度检测轴，用以对移动设备在不同方向上的角速度进行检测；为了实现加速度和角速度的共同检测，惯性测量传感器可以包括组合惯性传感器（加速度计和陀螺仪的组合），组合惯性传感器可以提供多个加速度检测轴和多个角速度检测轴，用以对移动设备在不同方向上的加速度和角速度进行检测。
2、四轴传感器芯片
本申请中所描述的四轴传感器芯片即上述组合惯性传感器，用以提供三个加速度检测轴和一个角速度检测轴。需要说明的是，传感器芯片中的各加速度检测轴之间是两两相互垂直的，角速度检测轴与加速度检测轴重合。比如，四轴传感器芯片的三个加速度检测轴两两相互垂直，角速度检测轴可以与三个加速度检测轴中的任意一个加速度检测轴重合，也即是指向相同的方向。
其中，四轴传感器按照角速度检测轴所指向的方向进行分类，至少包括两类四轴传感器，即第一类型的四轴传感器和第二类型的四轴传感器。该两类四轴传感器的三个加速度检测轴都可以分别指向空间直角坐标系的X轴、Y轴和Z轴的正方向，不同的是：第一类型的四轴传感器的角速度检测轴指向Z轴的正方向，也即是与指向Z轴正方向的加速度检测轴重合；第二类型的四轴传感器的角速度检测轴指向X轴的正方向，也即是与指向X轴正方向的加速度检测轴重合。
需要说明的是，本申请采用的四轴传感器的陀螺仪零偏稳定性（10秒平滑）小于5deg/h（度每小时），或者陀螺仪零偏不稳定性（Allan方差谷底）小于1deg/h（度每小时），都能在角速度测量方面满足高精度的要求。
3、六轴惯性测量单元
现有技术中的六轴惯性测量单元指的是包括有六轴传感器芯片的惯性测量单元。六轴惯性测量单元通过六轴传感器芯片提供的三个加速度检测轴和三个角速度检测轴，来对移动设备在三个方向上的加速度和角速度分别进行测量。其中，加速度检测轴和角速度检测轴的总个数称之为惯性测量单元的轴数，例如包括三个加速度检测轴和三个角速度检测轴的惯性测量单元为六轴惯性测量单元，包括三个加速度检测轴和一个角速度检测轴的惯性测量单元为四轴惯性测量单元，也即是本申请所提到的四轴传感器芯片。
需要说明的是，本申请接下来涉及到的惯性测量设备包括但不限于专用的惯性测量设备和终端设备等。该惯性测量设备包括有处理器的设备，能够通过惯性测量单元对惯性数据（包括加速度数据和角速度数据等）进行采集并进行处理，以确定移动设备的运动情况。其中，惯性检测设备可以是集成了惯性测量单元的设备，也可以是与惯性测量单元相互独立的设备，本申请对此不做限制。惯性测量单元通过设置在移动设备上来采集惯性数据，当惯性检测设备与惯性测量单元相互独立的设备时，惯性测量设备可以设置在移动设备上，并通过无线或有线的方式与惯性测量单元进行数据交互，也可以设置在移动设备的外部，并通过无线连接的方式与惯性检测单元进行数据交互；当惯性检测设备与惯性测量单元为集成在一起的设备时，惯性检测设备设置在移动设备上，并通过有线的方式与惯性测量单元进行数据交互。
还需要说明的是，本申请接下来涉及到的处理器包括但不限于电子控制单元（ECU，Electronic Control Unit）、中央处理器（central processing unit，CPU），通用处理器，协处理器，数字信号处理器（digital signal processor，DSP），专用集成电路（application-specific integrated circuit，ASIC），现场可编程门阵列（fieldprogrammable gate array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。处理器可以实现本申请的所描述的方法，例如根据移动设备分别在三个方向上的角速度，以及移动设备分别在三个方向上的加速度，得到移动设备的运动信息等，本申请对此不再赘述。
还需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”、“纵向”、“横向”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，亦仅为了便于简化叙述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
目前，为了对移动设备的运动情况进行检测，可以采用六轴惯性测量单元对移动设备的加速度和角速度等信息进行检测，以确定移动设备的运动情况。但是由于六轴惯性测量单元需要从芯片层级上进行设计，因此存在六轴惯性测量单元实现困难的问题。
对此，本申请提出了一种惯性测量单元，该惯性测量单元包括第一芯片、第二芯片、第三芯片以及基板。第一芯片、第二芯片以及第三芯片为用于提供三个加速度检测轴和一个角速度检测轴的四轴传感器芯片。
其中，第一芯片、第二芯片以及第三芯片电性连接在基板上。需要说明的是，本申请对第一芯片、第二芯片以及第三芯片设置在基板上的具体排列方式不做限制。第一芯片、第二芯片以及第三芯片可以电性连接在基板上的同一面，例如第一芯片、第二芯片以及第三芯片呈“一”字型并列连接在基板的正面，如图2和图3所示；第一芯片、第二芯片以及第三芯片可以电性连接在基板上的两面，第一芯片和第二芯片并列连接在基板的正面，第三芯片连接在基板的背面，如图4和图5所示。
其中，第一芯片、第二芯片、第三芯片的角速度检测轴分别指向相互垂直的三个方向，第一芯片、第二芯片、第三芯片的多个加速度检测轴中至少有一对加速度检测轴平行于基板且分别指向相反的方向。由于各四轴传感器芯片的三个加速度检测轴两两相互垂直，因此第一芯片、第二芯片、第三芯片的角速度检测轴分别指向相互垂直的三个方向，相当于，第一芯片、第二芯片、第三芯片的多个加速度检测轴之间相互垂直或指向相反方向，因此第一芯片、第二芯片、第三芯片的多个加速度中与基板平行的有6个，因此三个芯片之间至少有一对加速度检测轴处于相反的方向。
需要说明的是，本申请对惯性测量单元的各芯片之间的排列方式不做限制，排列方式指的是各芯片在基板上的所占区域的相对位置关系。惯性测量单元的三个芯片之间的排列方式可以是如图2所示的呈“一”字型排列，也可以是呈“品”字型排列。
还需要说明的是，本申请对惯性测量单元的各芯片之间的指向关系不做限制，指向关系指的是各芯片之间多个轴的指向。惯性测量单元的三个芯片之间的指向关系可以按照如图3中的第一芯片111、第二芯片112、第三芯片113所示，也可以将图3中的第一芯片111顺时针旋转九十度，第一芯片113逆时针旋转九十度。因此，惯性测量单元的各芯片之间的排列方式和指向关系有多种，本文对具体的排列方式和指向关系不再枚举。应当理解的是，例如附图2至图7所示的排列方式和指向关系，不应对本申请造成限制，附图只是列举了惯性测量单元的三个芯片的多种排列方式和指向关系中的其中几种。可毫无疑义确定的是，无论惯性测量单元的各芯片的排列方式和指向关系具体如何，只要其符合上述关于本申请所提供的惯性测量单元的结构描述，都应该在本申请的保护范围内。
还需要说明的是，根据传感器芯片的特性可知，加速度检测轴的对称分布会抵消加速度的测量误差（如零偏和比例因子），以提高加速度的测量精度；同理，角速度检测轴的对称分布会抵消角速度的测量误差（如零偏和比例因子），以提高角速度的测量精度。
可见，本申请提供的惯性测量单元通过三片四轴传感器芯片提供了三个加速度检测轴和三个角速度检测轴。另外，本申请提供的惯性测量单元在平行于基板的平面上存在至少一对指向相反方向的加速度检测轴，可知加速度检测轴对称布局可以抵消加速度的测量误差，因此提高了加速度的测量精度。总的来说，本申请提供的惯性测量单元是一种高精度的六轴惯性测量单元，从芯片外围角度上解决了现有技术中六轴惯性测量单元实现困难的问题。
接下来本申请将结合图1中的应用场景图，以将惯性测量单元设置在汽车等的移动设备上为例，对本申请中所提出的惯性测量单元进行解释说明。
如图1所示，惯性测量单元100可以按照基板与汽车200所在地面XOY平行的方式设置在汽车的中心轴上，使得第一芯片、第二芯片、第三芯片的角速度检测轴分别指向的三个方向是汽车的朝前方向、朝左方向、朝上方向，也即是以汽车为参考物的空间坐标系的Y轴的正方向（+Y）、X轴的负方向（-X）以及Z轴的正方向（+Z）。
通过将惯性测量单元100按照以上方式设置在汽车200上，一是可以对汽车在朝前方向、朝左方向和朝上方向上的加速度和角速度进行测量，实现了对汽车的六轴惯性测量，二是可以对汽车在朝前方向和/或朝左方向上的加速度进行较为精确的检测。这是因为：
首先，按照四轴传感器芯片的性质可知，惯性测量单元中的各芯片的三个加速度检测轴两两相互垂直的，且角速度检测轴与三个加速度检测轴中的其中一个指向相同的方向，因此惯性测量单元中的三个芯片的多个加速度检测轴中至少有三个加速度检测轴分别指向汽车的朝前方向、朝左方向和朝上方向。可见，由于惯性测量单元分别提供了在相互垂直的三个方向上的加速度检测轴和角速度检测轴，因此通过将惯性测量单元按照以上方式设置在汽车上，可以对汽车在朝前方向、朝左方向和朝上方向上的加速度和角速度进行测量。
其次，按照四轴传感器芯片的性质又可知，惯性测量单元中的各芯片的三个加速度检测轴中有两个加速度检测轴是平行于芯片的，又由于芯片所在的基板与汽车所在地面平行，使得惯性测量单元共有六个加速度检测轴与汽车的朝前方向和朝左方向平行，且该六个加速度检测轴中至少有一对加速度检测轴分别指向相反的方向，因此惯性测量单元包括至少一对分别指向汽车的朝前方向及其反方向的加速度检测轴，和/或，至少一对分别指向汽车的朝左方向及其反方向的加速度检测轴。可见，由于惯性测量单元在汽车的朝前方向和/或朝左方向上设置了至少一对指向相反方向的加速度检测轴，因此通过将惯性测量单元按照以上方式设置在汽车上，可以对汽车在朝前方向和/或朝左方向上的加速度进行较为精确的检测。
综上，本申请提供的惯性测量单元实现了一种高精度的六轴惯性测量单元。该惯性测量单元不仅可以测量得到移动设备的三轴加速度和三轴角速度，而且还可以对移动设备在朝前方向和朝左方向上的加速度进行高精度测量。可见，本申请提供的该惯性测量单元可以应用于各种移动设备，以对移动设备的运动情况等进行测量等，尤其适用于例如汽车等在地面上运动的这类移动设备，这是因为这类移动设备对于在朝前方向和朝左方向上的加速度的精度要求较高。
为了对上述惯性测量单元进行更详细的说明，本申请提供了一种可实施的惯性测量单元。接下来，本申请将结合图2和图3，对该惯性测量单元进行解释说明。具体的：
如图2所示，惯性测量单元包括第一芯片111、第二芯片112、第三芯片113以及基板120，其中，第一芯片111、第二芯片112以及第三芯片113呈“一”字型电性连接在基板120的正面121上，第一芯片111、第二芯片112以及第三芯片113为用于提供三个加速度检测轴和一个角速度检测轴的四轴传感器芯片。需要说明的是，基板120包括正面121和背面122，基板120的正面121为朝上的一面，基板120的背面122为朝下的一面。当惯性测量单元设置在移动设备上，按照基板正面朝上和背面朝下的方式设置。
如图3所示，第一芯片111的角速度检测轴
Figure 953114DEST_PATH_IMAGE001
、第二芯片112的角速度检测轴
Figure 842573DEST_PATH_IMAGE002
、 第三芯片113的角速度检测轴
Figure 892306DEST_PATH_IMAGE003
分别指向相互垂直的三个方向，即以基板为参照物的空间 坐标系的+X，+Z和+Y。第一芯片111的三个加速度检测轴
Figure 209018DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 727724DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 420874DEST_PATH_IMAGE006
分别指向+X、-Y和+Z，第 二芯片112的三个加速度检测轴
Figure 92158DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 845350DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 851352DEST_PATH_IMAGE009
分别指向-X、+Y和+Z，第三芯片113的三个加速 度检测轴
Figure 879351DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 529775DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 562191DEST_PATH_IMAGE012
分别指向+Y、+X和+Z，可见，第一芯片111、第二芯片112、第三芯片113 的多个加速度检测轴中存在两对加速度检测轴平行于基板，且分别指向相反的方向。前述 两对加速度检测轴可以是第一芯片111的加速度检测轴
Figure 930855DEST_PATH_IMAGE004
与第二芯片的加速度检测轴
Figure 762545DEST_PATH_IMAGE007
， 以及第一芯片111的加速度检测轴
Figure 392110DEST_PATH_IMAGE005
与第二芯片的加速度检测轴
Figure 487105DEST_PATH_IMAGE008
，其中，
Figure 952852DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 525916DEST_PATH_IMAGE007
分别指 向相反方向+X和-X，
Figure 947670DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 338200DEST_PATH_IMAGE008
分别指向相反的方向-Y和+Y。其中，第一芯片111可以是第二类 型的四轴传感器芯片，第二芯片112可以是第一类型的四轴传感器芯片，第三芯片113可以 是第二类型的四轴传感器芯片。
综上，本实施例提供了一种包括有三个芯片的惯性测量单元，该惯性测量单元实现了现有技术中的六轴惯性测量单元的功能，即在三个相互垂直的方向都分别提供了加速度检测轴和角速度检测轴，因此可以实现对设置了该惯性测量单元的移动设备的三个方向上的加速度和角速度的测量。另外，由于本申请提供的惯性测量单元有两对加速度检测轴平行于基板，且分别指向相反的方向，因此惯性测量单元在平行于基板的两个方向上可以提供高精度的加速度测量。
在另一种可实施的方式中，本申请还提供了另一种惯性测量单元，该惯性测量单元中的第一芯片和第二芯片电性并列连接在基板的正面，第三芯片连接在基板的背面，其中，第三芯片的中轴线与第一芯片和第二芯片的之间的中轴线对齐。接下来，本申请将结合图4和图5对该惯性测量单元进行详细的解释说明。具体的：
如图4所示，惯性测量单元包括第一芯片111、第二芯片112、第三芯片113以及基板120，其中，第一芯片111和第二芯片112呈“一”字型电性连接在基板120的正面121上，第三芯片113电性连接在基板120的背面122上，且第三芯片的中轴线与第一芯片和第二芯片的之间的中轴线对齐，第一芯片111、第二芯片112以及第三芯片113为用于提供三个加速度检测轴和一个角速度检测轴的四轴传感器芯片。需要说明的是，上述基板120包括正面121和背面122，基板120的正面121为朝上的一面，基板120的背面122为朝下的一面。当惯性测量单元设置在移动设备上，按照基板正面朝上和背面朝下的方式设置。
如图5所示，第一芯片111的角速度检测轴
Figure 150298DEST_PATH_IMAGE001
、第二芯片112的角速度检测轴
Figure 432113DEST_PATH_IMAGE002
、 第三芯片113的角速度检测轴
Figure 911636DEST_PATH_IMAGE003
分别指向相互垂直的三个方向，即以基板为参照物的空间 坐标系的+X，+Z和+Y。第一芯片111的三个加速度检测轴
Figure 473067DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 772461DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 562694DEST_PATH_IMAGE006
分别指向+X、-Y和+Z，第 二芯片112的三个加速度检测轴
Figure 959040DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 566739DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 743642DEST_PATH_IMAGE009
分别指向-X、+Y和+Z，第三芯片113的三个加速 度检测轴
Figure 462200DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 24637DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 803237DEST_PATH_IMAGE012
分别指向+Y、-X和-Z，可见，第一芯片111、第二芯片112、第三芯片113 的多个加速度检测轴中存在两对加速度检测轴平行于基板，且分别指向相反的方向。前述 两对加速度检测轴可以是第一芯片111的加速度检测轴
Figure 139540DEST_PATH_IMAGE004
与第二芯片的加速度检测轴
Figure 786422DEST_PATH_IMAGE007
， 以及第一芯片111的加速度检测轴
Figure 95044DEST_PATH_IMAGE005
与第二芯片的加速度检测轴
Figure 654333DEST_PATH_IMAGE008
，其中，
Figure 212353DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 538292DEST_PATH_IMAGE007
分别指 向相反方向+X和-X，
Figure 826054DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 680877DEST_PATH_IMAGE008
分别指向相反的方向-Y和+Y。其中，第一芯片111可以是第二类 型的四轴传感器芯片，第二芯片112可以是第一类型的四轴传感器芯片，第三芯片113可以 是第二类型的四轴传感器芯片。
综上，本实施例提供的惯性测量单元相比于上一实施例来说，通过将第三芯片设置在了基板的背面，使得第三芯片的中轴线与第一芯片和第二芯片的之间的中轴线对齐，可以测量得到更加准确的加速度和角速度。
在另一种可实施的方式中，本申请还提供了另一种惯性测量单元，该惯性测量单元除了包括上述第一芯片、第二芯片、第三芯片和基板，还包括第四芯片，该第四芯片为四轴传感器芯片，其中，第一芯片、第二芯片、第三芯片和第四芯片的多个角速度检测轴中至少有一对角速度检测轴垂直于基板且分别指向相反的方向，其中，第一芯片和第二芯片并列连接在基板的正面；第三芯片和第四芯片并列连接在基板的背面；第三芯片和第四芯片的中轴线与第一芯片和第二芯片的之间的中轴线对齐。惯性测量单元的四个芯片之间的排列方式可以是如图6所示的呈“一”字型排列，也可是呈“田”字型排列。接下来，本申请将结合图6和图7对该惯性测量单元进行详细的解释说明。具体的：
如图6所示，惯性测量单元包括第一芯片111、第二芯片112、第三芯片113、第四芯片114以及基板120，其中，第一芯片111和第二芯片112呈“一”字型电性连接在基板120的正面121上，第三芯片113和第四芯片114呈“一”字型电性连接在基板120的背面122上，且第三芯片和第四芯片的中轴线与第一芯片和第二芯片的之间的中轴线对齐，第一芯片111、第二芯片112、第三芯片113以及第四芯片114为用于提供三个加速度检测轴和一个角速度检测轴的四轴传感器芯片。需要说明的是，上述基板120包括正面121和背面122，基板120的正面121为朝上的一面，基板120的背面122为朝下的一面。当惯性测量单元设置在移动设备上，按照基板正面朝上和背面朝下的方式设置。
如图7所示，第一芯片111的角速度检测轴
Figure 991773DEST_PATH_IMAGE001
、第二芯片112的角速度检测轴
Figure 229725DEST_PATH_IMAGE002
、 第三芯片113的角速度检测轴
Figure 247360DEST_PATH_IMAGE003
以及第四芯片114的角速度检测轴
Figure 928877DEST_PATH_IMAGE013
分别指向以基板为 参照物的空间坐标系的+X，+Z、+Y和-Z。第一芯片111的三个加速度检测轴
Figure 664752DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 676701DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 814421DEST_PATH_IMAGE006
分别 指向+X、-Y和+Z，第二芯片112的三个加速度检测轴
Figure 666840DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 421169DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 892602DEST_PATH_IMAGE009
分别指向-X、+Y和+Z，第三芯 片113的三个加速度检测轴
Figure 993151DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 626257DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 133462DEST_PATH_IMAGE012
分别指向+Y、-X和-Z，第四芯片114的三个加速度检 测轴
Figure 267640DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 114373DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 793748DEST_PATH_IMAGE016
分别指向-Y、+X和-Z。可见，第一芯片、第二芯片、第三芯片和第四芯片的 多个加速度检测轴中存在四对加速度检测轴平行于基板，且分别指向相反的方向；第一芯 片、第二芯片、第三芯片和第四芯片的多个角速度检测轴中存在一对角速度检测轴垂直于 基板，且分别指向相反的方向。前述四对加速度检测轴可以是第一芯片111的加速度检测轴
Figure 725931DEST_PATH_IMAGE004
与第二芯片的加速度检测轴
Figure 335904DEST_PATH_IMAGE007
，以及第一芯片111的加速度检测轴
Figure 427357DEST_PATH_IMAGE005
与第二芯片的加速 度检测轴
Figure 136687DEST_PATH_IMAGE008
，其中，
Figure 195648DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 343732DEST_PATH_IMAGE007
分别指向相反方向+X和-X，
Figure 492954DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 435502DEST_PATH_IMAGE008
分别指向相反的方向-Y和+ Y。其中，第一芯片111可以是第二类型的四轴传感器芯片，第二芯片112可以是第一类型的 四轴传感器芯片，第三芯片113可以是第二类型的四轴传感器芯片，第四芯片114可以是第 一类型的四轴传感器芯片。
综上，本实施例提供的惯性测量单元相比于上一实施例来说，通过在基板上设置第四芯片，可以使得惯性测量单元除了存在至少一对相互对称的加速度检测轴以外，还包括一对相互对称且垂直于基板的角速度检测轴，使得设置有该惯性测量单元的移动设备在垂直方向上的角速度的零偏更小。另外，本申请实施例提供的惯性测量单元通过在基板背面设置第四芯片，使得第三芯片和第四芯片的中轴线与第一芯片和第二芯片的之间的中轴线对齐，可以测量得到更加准确的加速度和角速度。
为更加详细的对本申请的技术方案进行说明，本申请提出了一种惯性测量方法，接下来本申请将以执行主体为惯性测量设备为例，并结合图8的流程示意图，对该惯性测量方法进行更详细的说明。具体的：
801：通过惯性测量单元采集移动设备的加速度数据和角速度数据。
其中，惯性测量单元可以是如前述实施例中所描述的任意一种惯性测量单元。惯性测量单元中包括多个四轴传感器芯片，例如包括如图5所示的三个四轴传感器芯片或包括如图7所示的四个四轴传感器芯片。每个四轴传感器芯片都包括三个加速度检测轴和一个角速度检测轴，因此惯性检测设备通过惯性测量得到的加速度数据包括多个加速度，测量得到的角速度数据包括多个角速度。在惯性测量单元中包括三个四轴传感器芯片的情况下，加速度数据包括9个加速度，角速度数据包括3个角速度；在惯性测量单元中包括四个四轴传感器芯片的情况下，加速度数据包括12个加速度，角速度数据包括4个角速度。
举例来说，惯性检测设备通过如图5所示的惯性测量单元获取得到包括9个加速度 的加速度数据，以及包括3个角速度的角速度数据。其中，3个角速度分别通过惯性检测单元 的三个芯片的角速度检测轴
Figure 342278DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 107103DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 579673DEST_PATH_IMAGE003
测量得到，9个加速度分别通过惯性检测单元的三 个芯片的加速度检测轴
Figure 161964DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 680670DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 108240DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 278059DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 827989DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 443778DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 799673DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 450098DEST_PATH_IMAGE012
测量得到。
802：根据角速度数据确定移动设备在朝上方向上的角速度。
其中，移动设备在朝上方向上的角速度用于指示移动设备的转向或朝向等。惯性测量单元按照基板正面朝上的方式设置在移动设备上，基板与移动设备所在地平面平行，且惯性测量单元的多个芯片的多个加速度检测轴中至少有一个与移动设备的朝前方向平行。可见，惯性测量单元测量得到的角速度数据中至少有一个指向移动设备的朝上方向。
具体的，上述步骤802至少可以通过两种方式实现：第一种方式，直接获取方式，也即是将角速度数据中的其中一个角速度作为移动设备在朝上方向上的角速度；第二种方式，融合获取方式，也即是将角速度数据中的多个角速度进行融合，以得到移动设备在朝上方向上的角速度。其中，融合的方式包括但不限于加权最小二乘法。接下来，本申请将对前述两种方式进行说明，说明如下：
在第一种方式中，惯性测量设备在角速度数据中直接获取得到指向移动设备的朝 上方向的角速度，作为移动设备在朝上方向上的角速度。举例来说，如图5所示，惯性测量设 备将惯性测量单元的第二芯片112的角速度检测轴
Figure 249557DEST_PATH_IMAGE002
测量得到角速度作为移动设备在朝 上方向上的角速度。
在第二种方式中，惯性测量设备对角速度数据中多个角速度进行融合后得到的角 速度，作为移动设备在朝上方向上的角速度。举例来说，如图5所示，惯性测量设备将惯性测 量单元的三个芯片的角速度检测轴
Figure 414959DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 449912DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 813897DEST_PATH_IMAGE003
测量得到的角速度通过最小二乘法等进行 融合，并将该融合得到的角速度作为移动设备在朝上方向上的角速度。又一举例，如图7所 示，惯性测量设备将惯性测量单元的四个芯片的角速度检测轴
Figure 908892DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 296011DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 531993DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 891430DEST_PATH_IMAGE013
测量得到 的角速度通过最小二乘法等进行融合，并将该融合得到的角速度作为移动设备在朝上方向 上的角速度。
803：根据加速度数据确定移动设备分别在朝前方向和/或侧方向上的加速度。
其中，侧方向包括朝左方向和/或朝右方向。与步骤802的两种实现方式类似的是， 步骤803也可以通过第一种直接获取方式和第二种融合获取方式来实现。具体的，第一种： 惯性测量设备将加速度数据中的其中两个加速度分别作为移动设备分别在朝前方向和/或 侧方向上的加速度，例如图5中的加速度检测轴
Figure 281960DEST_PATH_IMAGE008
上测量到的加速度作为移动设备在朝前 方向的加速度，加速度检测轴
Figure 156375DEST_PATH_IMAGE004
或
Figure 611758DEST_PATH_IMAGE007
上测量到的加速度作为移动设备在侧方向上的加速 度。第二种：融合获取方式，也即是将加速度数据中的多个加速度进行融合，以得到移动设 备在朝上方向上的加速度，例如将图5中，将惯性检测单元的三个芯片的加速度检测轴
Figure 91281DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 324816DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 14424DEST_PATH_IMAGE010
上测量到的加速度进行融合，将加速度检测轴
Figure 194869DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 699538DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 182603DEST_PATH_IMAGE011
上测量到的加速度进行融 合，将加速度检测轴
Figure 703714DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 812484DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 63337DEST_PATH_IMAGE012
上测量到的加速度进行融合，以分别得到移动设备在x轴、y 轴、z轴的三个方向上的加速度，也即是朝前方向、侧方向、朝上方向上的加速度。其中，融合 的方式包括但不限于加权最小二乘法。
在一种可实施的方式中，本申请提供步骤803中的第二种方式的一种更为详细的实现方式。具体的，上述第二种融合获取方式可以包括：利用最小二乘法对加速度数据进行融合，以得到三个方向上的加速度；将三个方向中与移动设备的朝前方向平行的方向上的加速度，作为移动设备在朝前方向上的加速度；和/或，将三个方向中与移动设备的侧方向平行的方向上的加速度，作为移动设备在侧方向上的加速度。
其中，假设惯性测量单元如图5所示，惯性测量设备将惯性测量单元中的三个芯片 的加速度检测轴
Figure 841937DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 489825DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 12073DEST_PATH_IMAGE010
上的加速度进行融合，以得到移动设备在朝前方向上的加速度； 将加速度检测轴
Figure 179749DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 925989DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 31479DEST_PATH_IMAGE011
上的加速度进行融合，以得到移动设备在侧方向上的加速度。 本实施例通过对加速度数据进行融合，进一步提高了移动设备在朝前方向和/或侧方向上 的加速度的精度。
更具体的，以融合得到移动设备在朝前方向上的加速度为例，数据融合的公式为
Figure 888577DEST_PATH_IMAGE018
，其中，y包括分别通过加速度检测轴
Figure 317284DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 296741DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 545320DEST_PATH_IMAGE010
实际测量得到的加速度
Figure 783272DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 863223DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 154528DEST_PATH_IMAGE021
，
Figure 15036DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure 682778DEST_PATH_IMAGE023
。融合后的加速度
Figure 430285DEST_PATH_IMAGE024
，其中，W为 权重，
Figure 892491DEST_PATH_IMAGE025
，
Figure 912399DEST_PATH_IMAGE026
分别是加速度检测轴
Figure 508466DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 500692DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 242121DEST_PATH_IMAGE010
上的测量噪声。另外，W 可以通过实验室静态进行测量得到。
在一种可实施的方式中，在一种可实施的方式中，本申请提供步骤803中的第二种方式的一种更为详细的实现方式。具体的，上述第二种融合获取方式可以包括：利用最小二乘法对角速度数据进行融合，以融合之后的角速度，并将该角速度作为移动设备在朝上方向上的角速度。
其中，具体的融合方式参照前述实施例中对加速度数据的融合过程，在此不再赘述。本实施例通过对角速度数据进行融合，进一步提高了移动设备在朝上方向上的角速度的精度。
需要说明的是，无论是通过对加速度数据进行融合得到的加速度，还是通过对角速度数据进行融合得到的角速度，都可以减小噪声水平，从而在精度上有进一步的提升。具体的，在噪声水平理论可以提升根号N分之一，其中，N为四轴传感器芯片的个数。
接下来，本申请将以加速度数据融合为例，对本申请通过融合可以提高数据精度 进行说明。上述三个加速度经过加权最小二乘法融合后的数据的标准差为：
Figure 952588DEST_PATH_IMAGE027
。假设
Figure 758870DEST_PATH_IMAGE028
，那么可知，对三个加速度进行融合后得到的加速 度的噪声是单个加速度的
Figure 730237DEST_PATH_IMAGE029
，即根号三分之一。
综上，本申请的惯性测量设备通过惯性测量单元可以对移动设备在朝上方向上的角速度，以及移动设备分别在朝前方向和/或侧方向上的加速度进行测量。移动设备中例如汽车等行驶在地面上的交通工具，其尤其需要在朝上方向上的角速度，以对汽车的朝向进行测量，并且还需要在朝前方向和/或侧方向上的加速度，以对汽车的位置等进行测量，本申请通过仅对该两种数据进行测量，可以提高测量的效率。总的来说，本申请实施例可以通过较低的成本很好的满足移动设备的惯性测量需求，并同时满足测量精度需求，提高测量效率。
参见图9，本申请还提供了一种惯性测量设备。本发明实施例可以根据上述方法示例对设备进行功能单元的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能单元，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。需要说明的是，本发明实施例中对单元的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。如图9所示，该惯性测量设备包括采集单元910、融合单元920以及确定单元930，具体的：
采集单元910，用于通过前述实施例中描述的任意一种惯性测量单元采集移动设备的加速度数据和角速度数据；确定单元920，用于根据角速度数据确定移动设备在朝上方向上的角速度；确定单元930，还用于根据加速度数据确定移动设备分别在朝前方向和/或侧方向上的加速度，其中，侧方向包括朝左方向和/或朝右方向。
可选的，确定单元930具体用于：利用最小二乘法对加速度数据进行融合，以得到三个方向上的加速度；将三个方向中与移动设备的朝前方向平行的方向上的加速度，作为移动设备在朝前方向上的加速度；和/或，将三个方向中与移动设备的侧方向平行的方向上的加速度，作为移动设备在侧方向上的加速度。
参见图10，是本申请另一实施例提供的一种电池检测设备的示意框图。如图所示的本实施例中的电池检测设备可以包括：惯性测量单元1010、处理器1020和存储器1030。上述惯性测量单元1010、处理器1020和存储器1030通过总线1040连接。惯性测量单元1010用于采集数据；处理器1020，用于执行多条指令；存储器1030，用于存储多条指令，该指令适于由处理器1020加载并执行如上述实施例中的电池检测的方法。
其中，处理器1020可以是电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）、中央处理器（Central Processing Unit，CPU），通用处理器，协处理器，数字信号处理器（DigitalSignal Processor，DSP），专用集成电路（Application-Specific Integrated Circuit，ASIC），现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。该处理器1020也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。在本实施例中，处理器1020可采用单片机，通过对单片机进行编程可以实现各种控制功能，比如在本实施例中，实现电芯的容量以及累计充电总量的采集、处理和解调功能，处理器具有计算能力强大，处理快速的优点。具体的：
处理器1020用于执行采集单元的功能，用于通过前述实施例中描述的任意一种惯性测量单元采集移动设备的加速度数据和角速度数据；还用于执行确定单元的功能，用于根据角速度数据确定移动设备在朝上方向上的角速度；还用于根据加速度数据确定移动设备分别在朝前方向和/或侧方向上的加速度，其中，侧方向包括朝左方向和/或朝右方向。
可选的，处理器1020具体用于：利用最小二乘法对加速度数据进行融合，以得到三个方向上的加速度；将三个方向中与移动设备的朝前方向平行的方向上的加速度，作为移动设备在朝前方向上的加速度；和/或，将三个方向中与移动设备的侧方向平行的方向上的加速度，作为移动设备在侧方向上的加速度。
本申请还提供了一种移动设备。该移动设备包括如上述实施例中的惯性测量单元。其中，惯性测量单元设置于移动设备的中轴线上，惯性测量单元中的基板正面朝上，且与移动设备所在地平面平行；第一芯片、第二芯片以及第三芯片的多个加速度轴检测轴中至少有一个加速度轴与移动设备的朝前方向平行。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有多条指令，指令适于由处理器加载并执行前述任意实施例中的方法。处理器1020，用于执行多条指令；存储器1020，用于存储多条指令，该指令适于由处理器1020加载并执行如上述实施例中的故障上传的方法。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种惯性测量单元，其特征在于，包括：
第一芯片、第二芯片、第三芯片以及基板；
其中，所述第一芯片、第二芯片以及第三芯片电性连接在所述基板上，所述第一芯片、第二芯片以及第三芯片为用于提供三个加速度检测轴和一个角速度检测轴的四轴传感器芯片；
其中，所述第一芯片、第二芯片、第三芯片的角速度检测轴分别指向相互垂直的三个方向，所述第一芯片、第二芯片、第三芯片的九个加速度检测轴中至少存在三个加速度检测轴分别指向所述三个方向，且所述九个加速度检测轴中存在至少一对加速度检测轴平行于所述基板，且分别指向相反的方向。
2.根据权利要求1所述的惯性测量单元，其特征在于，所述第一芯片和所述第二芯片并列连接在所述基板的正面；所述第三芯片连接在所述基板的背面；所述第三芯片的中轴线与第一芯片和所述第二芯片的之间的中轴线对齐。
3.根据权利要求1所述的惯性测量单元，其特征在于，所述惯性测量单元还包括第四芯片，其中，所述第四芯片为四轴传感器芯片；
其中，所述第一芯片、第二芯片、第三芯片和第四芯片的四个角速度检测轴中存在一对角速度检测轴垂直于所述基板，且分别指向相反的方向。
4.根据权利要求3所述的惯性测量单元，其特征在于，所述第一芯片和所述第二芯片并列连接在所述基板的正面；所述第三芯片和所述第四芯片并列连接在所述基板的背面；所述第三芯片和所述第四芯片的中轴线与所述第一芯片和所述第二芯片的之间的中轴线对齐。
5.一种惯性测量方法，其特征在于，包括：
通过如权利要求1至4中任意一项所描述的惯性测量单元采集移动设备的加速度数据和角速度数据；
根据所述角速度数据确定所述移动设备在朝上方向上的角速度；
根据所述加速度数据确定所述移动设备分别在朝前方向和/或侧方向上的加速度，其中，所述侧方向包括朝左方向和/或朝右方向。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述加速度数据确定所述移动设备分别在朝前方向和/或侧方向上的加速度的步骤，包括：
利用最小二乘法对所述加速度数据进行融合，以得到三个方向上的加速度；
将所述三个方向中与所述移动设备的朝前方向平行的方向上的加速度，作为所述移动设备在朝前方向上的加速度；
和/或，将所述三个方向中与所述移动设备的侧方向平行的方向上的加速度，作为移动设备在侧方向上的加速度。
7.一种惯性测量设备，其特征在于，包括：
采集单元，用于通过如权利要求1至4中任意一项所描述的惯性测量单元采集移动设备的加速度数据和角速度数据；
确定单元，用于根据所述角速度数据确定所述移动设备在朝上方向上的角速度；
所述确定单元，还用于根据所述加速度数据确定所述移动设备分别在朝前方向和/或侧方向上的加速度。
8.一种惯性测量设备，其特征在于，所述惯性测量设备包括惯性测量单元、处理器和存储器，所述惯性测量单元、处理器和存储器通过总线连接；所述惯性测量单元用于采集数据；所述处理器，用于执行多条指令，以对采集的数据进行处理；所述存储器，用于存储所述多条指令，所述指令适于由所述处理器加载并执行如权利要求5-6中任一项所述的惯性测量方法。
9.一种移动设备，其特征在于，所述移动设备包括如权利要求1至权利要求4中的任意一项所述的惯性测量单元；
其中，所述惯性测量单元设置于所述移动设备的中轴线上，所述惯性测量单元中的基板正面朝上，且与所述移动设备所在地平面平行；所述第一芯片、第二芯片以及第三芯片的多个加速度轴检测轴中至少有一个加速度轴与所述移动设备的朝前方向平行。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求5-6中任一项所述的惯性测量方法。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060185432A1 (en) * 2005-01-13 2006-08-24 Harvey Weinberg Five degree of freedom intertial measurement device
CN102959404A (zh) * 2010-04-30 2013-03-06 高通Mems科技公司 微机械压电三轴陀螺仪和基于层叠式横向交迭换能器（slot）的3轴加速计
CN106017470A (zh) * 2016-05-12 2016-10-12 湖南格纳微信息科技有限公司 微惯性测量单元筛选方法及组合式微惯性测量装置
CN207147498U (zh) * 2017-07-04 2018-03-27 张选 一种4乘6惯性测量矩阵模块
CN207147499U (zh) * 2017-07-04 2018-03-27 张选 一种惯性测量模块
US20210061291A1 (en) * 2019-08-28 2021-03-04 Seiko Epson Corporation Inertial Sensor Unit, Electronic Apparatus, And Vehicle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060185432A1 (en) * 2005-01-13 2006-08-24 Harvey Weinberg Five degree of freedom intertial measurement device
CN102959404A (zh) * 2010-04-30 2013-03-06 高通Mems科技公司 微机械压电三轴陀螺仪和基于层叠式横向交迭换能器（slot）的3轴加速计
CN106017470A (zh) * 2016-05-12 2016-10-12 湖南格纳微信息科技有限公司 微惯性测量单元筛选方法及组合式微惯性测量装置
CN207147498U (zh) * 2017-07-04 2018-03-27 张选 一种4乘6惯性测量矩阵模块
CN207147499U (zh) * 2017-07-04 2018-03-27 张选 一种惯性测量模块
US20210061291A1 (en) * 2019-08-28 2021-03-04 Seiko Epson Corporation Inertial Sensor Unit, Electronic Apparatus, And Vehicle

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