CN115371701B - 一种姿态传感器安装校准方法及装置 - Google Patents

一种姿态传感器安装校准方法及装置 Download PDF

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CN115371701B CN202210910010.3A CN202210910010A CN115371701B CN 115371701 B CN115371701 B CN 115371701B CN 202210910010 A CN202210910010 A CN 202210910010A CN 115371701 B CN115371701 B CN 115371701B
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Abstract

本发明公开了一种姿态传感器安装校准方法及装置,其中方法包括如下步骤:获取姿态传感器的实时检测数据;依据实时检测数据,计算姿态传感器坐标系相对于基础坐标系的第一姿态矩阵;基于姿态传感器坐标系相对于摇杆坐标系的修正系数,对第一姿态矩阵进行校准,得到摇杆的方向向量值。通过预先获取的姿态传感器坐标系相对于摇杆坐标系的修正系数,对姿态传感器获取的实时检测数据进行校准,克服了姿态传感器相对于摇杆的装配误差,实现了摇杆指向的精准测量,提高了系统的测量精度。

Description

一种姿态传感器安装校准方法及装置
技术领域
本发明涉及传感器校准技术领域,特别涉及一种姿态传感器安装校准方法及装置。
背景技术
姿态传感器是基于MEMS技术的高性能三维运动姿态测量系统,包含三轴陀螺仪、三轴加速度计,三轴电子罗盘等运动传感器,通过内嵌的低功耗ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据。利用基于四元数的三维算法和特殊数据融合技术,实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据。现有的各类姿态传感器可广泛嵌入到航模无人机、机器人、机械云台、车辆船舶、地面及水下设备、虚拟现实、人体运动分析等需要自主测量三维姿态与方位的产品设备中。
具体的,姿态传感器安装于产品的摇杆机构上,其安装平面与摇杆所在平面垂直,随着摇杆绕X轴或Y轴转动,姿态传感器可以欧拉角的形式测量出摇杆对水平面的倾斜角度,即可以测量出摇杆机构的指向。
如果姿态传感器安装不存在偏差,则姿态传感器坐标系与摇杆坐标系重叠。因此,当摇杆处于竖直向上状态时,理想情况下,姿态传感器坐标系与摇杆坐标系的xy轴所在平面均与水平面平行。但是,在实际生产与装配过程中,由于误差的影响,姿态传感器所在平面很难与摇杆所在直线严格保持垂直关系,姿态传感器测量出的欧拉角与摇杆实际的倾斜角度可能存在一定的偏差,这种情况下,姿态传感器坐标系与摇杆坐标系不完全重叠。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种姿态传感器安装校准方法及装置,通过预先获取的姿态传感器坐标系相对于摇杆坐标系的修正系数,对姿态传感器获取的实时检测数据进行校准,克服了姿态传感器相对于摇杆的装配误差,实现了摇杆指向的精准测量,提高了系统的测量精度。
为解决上述技术问题,本发明实施例的第一方面提供了一种姿态传感器安装校准方法,姿态传感器设置于摇杆上,其安装平面与所述摇杆垂直,包括如下步骤:
获取姿态传感器的实时检测数据;
依据所述实时检测数据,计算所述姿态传感器坐标系相对于基础坐标系的第一姿态矩阵;
基于所述姿态传感器坐标系相对于摇杆坐标系的修正系数,对所述第一姿态矩阵进行校准,得到所述摇杆的方向向量值。
进一步地,所述获取姿态传感器的实时检测数据之前,包括:
将所述摇杆置于预设位置处,获取所述姿态传感器与所述预设位置相对应的初始状态检测数据,得到所述第一姿态矩阵的初始状态值;
获取所述摇杆位于所述预设位置时的所述摇杆坐标系相对于所述基础坐标系的第二姿态矩阵的初始状态值;
依据所述第一姿态矩阵的初始状态值和所述第二姿态矩阵的初始状态值,计算姿态传感器坐标系相对于所述摇杆坐标系的偏转矩阵,所述偏转矩阵即为所述修正系数。
进一步地,所述摇杆置于所述预设位置时,所述摇杆绕X轴旋转第一预设角度,和/或,所述摇杆绕Y轴旋转第二预设角度。
进一步地,当所述摇杆仅沿X轴旋转所述第一预设角度时,所述第二姿态矩阵的初始状态值为:
当所述摇杆仅沿Y轴旋转所述第二预设角度时,所述第二姿态矩阵的初始状态值为:
当所述摇杆沿X轴旋转所述第一预设角度且沿Y轴旋转所述第二预设角度时,所述第二姿态矩阵的初始状态值为:
其中,为所述第二姿态矩阵的初始状态值,α为所述第一预设角度值;θ为所述第二预设角度值;
进一步地,当所述摇杆位于置于所述预设位置时,所述第一姿态矩阵的初始状态值为:
Cx=cos(roll),Sx=sin(roll);
Cy=cos(pitch),Sy=sin(pitch);
Cz=cos(yaw),Sz=sin(yaw);
其中,为所述第一姿态矩阵的初始状态值,roll为所述姿态传感器测量得到的横滚角,pitch为所述姿态传感器测量得到的俯仰角,yaw为所述姿态传感器测量得到的航向角。
进一步地,所述第一姿态矩阵的初始状态值和第二姿态矩阵的初始状态值可计算得到姿态传感器相对于摇杆坐标系的偏转矩阵:
其中,为所述修正系数,为所述第一姿态矩阵的初始状态矩阵的逆矩阵。
进一步地,所述基于所述姿态传感器相对于摇杆坐标系的修正系数对所述第一姿态矩阵进行校准,包括:
基于所述偏转矩阵,对所述第一姿态矩右乘所述修正系数,可将所述第一姿态矩阵旋转至与所述摇杆坐标系重合,得到所述摇杆坐标系相对于所述基础坐标系中的第二姿态矩阵;
基于所述第二姿态矩阵得到所述摇杆的方向向量数据。
进一步地,所述第二姿态矩阵为:
进一步地,所述摇杆的方向向量数据为其Z轴方向向量;
所述Z轴方向向量为:
Zh=[wx,wy,wz]。
相应地,本发明实施例的第二方面提供了一种姿态传感器安装校准装置,姿态传感器设置于摇杆上,其安装平面与所述摇杆垂直,包括:
数据获取模块,其用于获取姿态传感器的实时检测数据;
数据计算模块,其用于依据所述实时检测数据,计算所述姿态传感器坐标系相对于基础坐标系的第一姿态矩阵;
数据校准模块,其用于基于所述姿态传感器坐标系相对于摇杆坐标系的修正系数,对所述第一姿态矩阵进行校准,得到所述摇杆的方向向量值。
进一步地,所述姿态传感器安装校准装置还包括:
校准计算模块;所述校准计算模块包括:
第一数据获取单元,其用于在所述摇杆置于预设位置处时,获取所述姿态传感器与所述预设位置相对应的初始状态检测数据,得到所述第一姿态矩阵的初始状态值;
第二数据获取单元,其用于获取所述摇杆位于所述预设位置时的所述摇杆坐标系相对于所述基础坐标系的第二姿态矩阵的初始状态值;
校准计算单元,其用于依据所述第一姿态矩阵的初始状态值和所述第二姿态矩阵的初始状态值,计算姿态传感器坐标系相对于所述摇杆坐标系的偏转矩阵,所述偏转矩阵即为所述修正系数。
进一步地,所述摇杆置于所述预设位置时,所述摇杆绕X轴旋转第一预设角度,和/或,所述摇杆绕Y轴旋转第二预设角度。
进一步地,当所述摇杆仅沿X轴旋转所述第一预设角度时,所述第二姿态矩阵的初始状态值为:
当所述摇杆仅沿Y轴旋转所述第二预设角度时,所述第二姿态矩阵的初始状态值为:
当所述摇杆沿X轴旋转所述第一预设角度且沿Y轴旋转所述第二预设角度时,所述第二姿态矩阵的初始状态值为:
其中,为所述第二姿态矩阵的初始状态值,α为所述第一预设角度值;θ为所述第二预设角度值。
进一步地,当所述摇杆位于置于所述预设位置时,所述第一姿态矩阵的初始状态值为:
Cx=cos(roll),Sx=sin(roll);
Cy=cos(pitch),Sy=sin(pitch);
Cz=cos(yaw),Sz=sin(yaw)。
其中,为所述第一姿态矩阵的初始状态值,roll为所述姿态传感器测量得到的横滚角,pitch为所述姿态传感器测量得到的俯仰角,yaw为所述姿态传感器测量得到的航向角。
进一步地,所述第一姿态矩阵的初始状态值和第二姿态矩阵的初始状态值可计算得到姿态传感器相对于摇杆坐标系的偏转矩阵:
其中,为所述修正系数,为所述第一姿态矩阵的初始状态矩阵的逆矩阵。
进一步地,所述数据校准模块包括:
数据校准单元,其用于基于所述偏转矩阵,对所述第一姿态矩阵右乘所述修正系数,可将所述第一姿态矩阵旋转至与所述摇杆坐标系重合,得到所述摇杆坐标系相对于所述基础坐标系中的第二姿态矩阵;
数据提取单元,其用于基于所述第二姿态矩阵得到所述摇杆的方向向量数据。
进一步地,所述第二姿态矩阵为:
进一步地,所述摇杆的方向向量数据为其Z轴方向向量;
所述Z轴方向向量为:
zh=[wx,wy,wz]。
相应地,本发明实施例的第三方面提供了一种电子设备,包括:至少一个处理器;以及与所述至少一个处理器连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令,所述指令被所述一个处理器执行,以使所述至少一个处理器执行上述姿态传感器安装校准方法。
相应地,本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存储有计算机指令,该指令被处理器执行时实现上述姿态传感器安装校准方法。
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果:
通过预先获取的姿态传感器坐标系相对于摇杆坐标系的修正系数,对姿态传感器获取的实时检测数据进行校准,克服了姿态传感器相对于摇杆的装配误差,实现了摇杆指向的精准测量,提高了系统的测量精度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的姿态传感器安装校准方法流程图;
图2是本发明实施例提供的姿态传感器安装校准原理示意图;
图3a是本发明实例提供的姿态传感器坐标系与摇杆坐标系安装关系俯视图;
图3b是本发明实例提供的姿态传感器坐标系与摇杆坐标系安装关系侧视图;
图4是本发明实施例提供的姿态传感器安装校准装置模块框图;
图5是本发明实施例提供的数据校准模块框图;
图6是本发明实施例提供的校准计算模块框图。
附图标记:
1、数据获取模块,2、数据计算模块,3、数据校准模块,31、数据校准单元,32、数据提取单元,4、校准计算模块,41、第一数据获取单元,42、第二数据获取单元,43、校准计算单元。
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了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
请参照图1、图2、图3a、图3b,本发明实施例的第一方面提供了一种姿态传感器安装校准方法,姿态传感器设置于摇杆上,其安装平面与摇杆垂直,包括如下步骤:
步骤S200,获取姿态传感器的实时检测数据。
由上述姿态传感器的实时检测数据可得到欧拉角E=[pitch,roll,yaw]。
步骤S300,依据实时检测数据,计算姿态传感器坐标系相对于基础坐标系的第一姿态矩阵。
根据绕轴旋转顺序ZYX可得姿态传感器坐标系{S}在基础坐标系{B}中的姿态矩阵令:
Cx=cos(roll),Sx=sin(roll);
Cy=cos(pitch),Sy=sin(pitch);
Cz=cos(yaw),Sz=sin(yaw)。
则有绕X轴旋转矩阵:
绕Y轴旋转矩阵:
绕Z轴旋转矩阵:
可得:
步骤S400,基于姿态传感器坐标系相对于摇杆坐标系的修正系数,对第一姿态矩阵进行校准,得到摇杆的方向向量值。
上述姿态传感器安装校准方法针对的是姿态传感器坐标系{S}与摇杆坐标系{H}不存在绕Z轴旋转的角度偏差,仅在绕X轴与Y轴两个方向存在一定偏差时对上述偏差进行校准。
进一步地,在步骤S200中获取姿态传感器的实时检测数据之前,还包括:如下步骤:
步骤S110,将摇杆置于预设位置处,获取姿态传感器与预设位置相对应的初始状态检测数据,得到第一姿态矩阵的初始状态值;
步骤S120,获取摇杆位于预设位置时的摇杆坐标系相对于基础坐标系的第二姿态矩阵的初始状态值;
步骤S130,依据第一姿态矩阵的初始状态值和第二姿态矩阵的初始状态值,计算姿态传感器坐标系相对于摇杆坐标系的偏转矩阵,偏转矩阵即为修正系数。
上述过程中,设由姿态传感器坐标系{S}转到摇杆坐标系{H}的变化矩阵为由姿态矩阵变化公式:
可得:
代入初始状态下的值即可计算出值得注意的是,尽管由于误差的影响,姿态传感器坐标系{S}与摇杆坐标系{H}存在一定的偏差,但由于姿态传感器固定于摇杆机构上,相对位置不变,因此姿态传感器坐标系{S}转到摇杆坐标系{H}的变化矩阵为固定的矩阵值,不会随着摇杆倾斜角度的变化而发生变化,可称为偏转矩阵。
代入初始状态下的传感器芯片数据欧拉角E0=[pitch_0,roll_0,yaw_0],即可得到姿态矩阵在初始状态下的值
上述过程中,可选的,可在摇杆附近的预设位置设置一个定位机构,上述定位机构使摇杆处于一个固定的倾斜角度。每次测量前,将摇杆置于该定位机构后再启动姿态传感器开始工作,因此可将该状态称为初始状态。
具体的,摇杆置于预设位置时,摇杆绕X轴旋转第一预设角度,和/或,摇杆绕Y轴旋转第二预设角度。
上述三个可选的校准方式中,第一种为当摇杆仅沿X轴旋转第一预设角度时,第二姿态矩阵的初始状态值为:
第二种为当摇杆仅沿Y轴旋转第二预设角度时,第二姿态矩阵的初始状态值为:
可得到摇杆坐标系{H}在基础坐标系{B}中的姿态矩阵在初始状态下的值为:
值得注意的是,根据右手定则式中θ应为负数,即θ=-|θ|。
第三种为当摇杆沿X轴旋转第一预设角度且沿Y轴旋转第二预设角度时,第二姿态矩阵的初始状态值为:
其中,为第二姿态矩阵的初始状态值,α为第一预设角度值;θ为第二预设角度值。
进一步地,步骤S400中,基于姿态传感器相对于摇杆坐标系的修正系数对第一姿态矩阵进行校准,包括:
步骤S410中,基于偏转矩阵,对所述第一姿态矩右乘所述修正系数,可将所述第一姿态矩阵旋转至与所述摇杆坐标系重合,得到摇杆坐标系相对于基础坐标系中的第二姿态矩阵;
步骤S420中,基于第二姿态矩阵得到摇杆的方向向量数据。
上述过程中,任意时刻下通过传感器读数Ei=[pitch_i,roll_i,yaw_i],均可求出姿态传感器坐标系{S}在基础坐标系{B}中的姿态矩阵使用偏转矩阵将其旋转到与摇杆坐标系{H}重合,即可得到当前的摇杆坐标系在基础坐标系中的姿态矩阵:
进一步地,第二姿态矩阵为:
进一步地,摇杆的方向向量数据为其Z轴方向向量;
Z轴方向向量为:
Zh=[wx,wy,wz]。
相应地,请参照图4,本发明实施例的第二方面提供了一种姿态传感器安装校准装置,姿态传感器设置于摇杆上,其安装平面与摇杆垂直,包括:
数据获取模块1,其用于获取姿态传感器的实时检测数据;
数据计算模块2,其用于依据实时检测数据,计算姿态传感器坐标系相对于基础坐标系的第一姿态矩阵;
数据校准模块3,其用于基于姿态传感器坐标系相对于摇杆坐标系的修正系数,对第一姿态矩阵进行校准,得到摇杆的方向向量值。
具体的,数据校准模块3包括:
数据校准单元31,其用于基于偏转矩阵,对所述第一姿态矩右乘所述修正系数,可将所述第一姿态矩阵旋转至与所述摇杆坐标系重合,得到摇杆坐标系相对于基础坐标系中的第二姿态矩阵;
数据提取单元32,其用于基于第二姿态矩阵得到摇杆的方向向量数据。
进一步地,第二姿态矩阵为:
进一步地,摇杆的方向向量数据为其Z轴方向向量;
Z轴方向向量为:
zh=[wx,wy,wz]。
具体的,请参照图6,姿态传感器安装校准装置还包括:
校准计算模块4,其用于计算姿态传感器相对于摇杆坐标系的修正系数。
进一步地,校准计算模块4包括:
第一数据获取单元41,其用于在摇杆置于预设位置处时,获取姿态传感器与预设位置相对应的初始状态检测数据,得到第一姿态矩阵的初始状态值;
第二数据获取单元42,其用于获取摇杆位于预设位置时的摇杆坐标系相对于基础坐标系的第二姿态矩阵的初始状态值;
校准计算单元43,其用于依据第一姿态矩阵的初始状态值和第二姿态矩阵的初始状态值,计算姿态传感器坐标系相对于摇杆坐标系的偏转矩阵,偏转矩阵即为修正系数。
进一步地,摇杆置于预设位置时,摇杆绕X轴旋转第一预设角度,和/或,摇杆绕Y轴旋转第二预设角度。
进一步地,当摇杆仅沿X轴旋转第一预设角度时,第二姿态矩阵的初始状态值为:
当摇杆仅沿Y轴旋转第二预设角度时,第二姿态矩阵的初始状态值为:
当摇杆沿X轴旋转第一预设角度且沿Y轴旋转第二预设角度时,第二姿态矩阵的初始状态值为:
其中,为第二姿态矩阵的初始状态值,α为第一预设角度值;θ为第二预设角度值。
进一步地,当所述摇杆位于置于所述预设位置时,所述第一姿态矩阵的初始状态值为:
Cx=cos(roll),Sx=sin(roll);
Cy=cos(pitch),Sy=sin(pitch);
Cz=cos(yaw),Sz=sin(yaw)。
其中,为所述第一姿态矩阵的初始状态值,roll为所述姿态传感器测量得到的横滚角,pitch为所述姿态传感器测量得到的俯仰角,yaw为所述姿态传感器测量得到的航向角。
进一步地,所述第一姿态矩阵的初始状态值和第二姿态矩阵的初始状态值可计算得到姿态传感器相对于摇杆坐标系的偏转矩阵:
其中,为所述修正系数,为所述第一姿态矩阵的初始状态矩阵的逆矩阵。
相应地,本发明实施例的第三方面提供了一种电子设备,包括:至少一个处理器;以及与至少一个处理器连接的存储器;其中,存储器存储有可被一个处理器执行的指令,指令被一个处理器执行,以使至少一个处理器执行上述姿态传感器安装校准方法。
相应地,本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存储有计算机指令,该指令被处理器执行时实现上述姿态传感器安装校准方法。
本发明实施例旨在保护一种姿态传感器安装校准方法及装置,其中方法包括如下步骤:获取姿态传感器的实时检测数据;依据实时检测数据,计算姿态传感器坐标系相对于基础坐标系的第一姿态矩阵;基于姿态传感器坐标系相对于摇杆坐标系的修正系数,对第一姿态矩阵进行校准,得到摇杆的方向向量值。上述技术方案具备如下效果:
通过预先获取的姿态传感器坐标系相对于摇杆坐标系的修正系数,对姿态传感器获取的实时检测数据进行校准,克服了姿态传感器相对于摇杆的装配误差,实现了摇杆指向的精准测量,提高了系统的测量精度。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种姿态传感器安装校准方法,其特征在于,姿态传感器设置于摇杆上,其安装平面与所述摇杆垂直,包括如下步骤:
获取姿态传感器的实时检测数据;
依据所述实时检测数据,计算姿态传感器坐标系相对于基础坐标系的第一姿态矩阵;
基于所述姿态传感器坐标系相对于摇杆坐标系的修正系数,对所述第一姿态矩阵进行校准,得到所述摇杆的方向向量值;
所述获取姿态传感器的实时检测数据之前,包括:
将所述摇杆置于预设位置处,获取所述姿态传感器与所述预设位置相对应的初始状态检测数据,得到所述第一姿态矩阵的初始状态值;
获取所述摇杆位于所述预设位置时的所述摇杆坐标系相对于所述基础坐标系的第二姿态矩阵的初始状态值;
依据所述第一姿态矩阵的初始状态值和所述第二姿态矩阵的初始状态值,计算姿态传感器坐标系相对于所述摇杆坐标系的偏转矩阵,所述偏转矩阵即为所述修正系数;
所述摇杆置于所述预设位置时,所述摇杆绕X轴旋转第一预设角度,所述摇杆绕Y轴旋转第二预设角度;
所述基于所述姿态传感器相对于摇杆坐标系的修正系数对所述第一姿态矩阵进行校准,包括:
基于所述姿态传感器实时数据,得到所述第一姿态矩阵;
基于所述偏转矩阵,对所述第一姿态矩右乘所述修正系数,将所述第一姿态矩阵旋转至与所述摇杆坐标系重合,得到所述摇杆坐标系相对于所述基础坐标系中的第二姿态矩阵;基于所述第二姿态矩阵得到所述摇杆的方向向量数据。
2.根据权利要求1所述的姿态传感器安装校准方法,其特征在于,当所述摇杆仅沿X轴旋转所述第一预设角度时,所述第二姿态矩阵的初始状态值为:
当所述摇杆仅沿Y轴旋转所述第二预设角度时,所述第二姿态矩阵的初始状态值为:
当所述摇杆沿X轴旋转所述第一预设角度且沿Y轴旋转所述第二预设角度时,所述第二姿态矩阵的初始状态值为:
其中,为所述第二姿态矩阵的初始状态值,为所述第一预设角度值;为所述第二预设角度值;
当所述摇杆位于置于所述预设位置时,所述第一姿态矩阵的初始状态值为:
其中,为所述第一姿态矩阵的初始状态值,为所述姿态传感器在预设位置测量得到的横滚角,为所述姿态传感器在预设位置测量得到的俯仰角,为所述姿态传感器在预设位置测量得到的航向角;
由所述第一姿态矩阵的初始状态值和第二姿态矩阵的初始状态值计算得到姿态传感器相对于摇杆坐标系的偏转矩阵:
其中,为所述修正系数,为所述第一姿态矩阵的初始状态矩阵的逆矩阵。
3.根据权利要求2所述的姿态传感器安装校准方法,其特征在于,
所述第二姿态矩阵为:
4.根据权利要求3所述的姿态传感器安装校准方法,其特征在于,
所述摇杆的方向向量数据为其Z轴方向向量;
所述Z轴方向向量为:
5.一种姿态传感器安装校准装置,其特征在于,姿态传感器设置于摇杆上,其安装平面与所述摇杆垂直,包括:
数据获取模块,其用于获取姿态传感器的实时检测数据;
数据计算模块,其用于依据所述实时检测数据,计算姿态传感器坐标系相对于基础坐标系的第一姿态矩阵;
数据校准模块,其用于基于所述姿态传感器坐标系相对于摇杆坐标系的修正系数,对所述第一姿态矩阵进行校准,得到所述摇杆的方向向量值;
还包括:校准计算模块;
所述校准计算模块包括:
第一数据获取单元,其用于在所述摇杆置于预设位置处时,获取所述姿态传感器与所述预设位置相对应的初始状态检测数据,得到所述第一姿态矩阵的初始状态值;
第二数据获取单元,其用于获取所述摇杆位于所述预设位置时的所述摇杆坐标系相对于所述基础坐标系的第二姿态矩阵的初始状态值;
校准计算单元,其用于依据所述第一姿态矩阵的初始状态值和所述第二姿态矩阵的初始状态值,计算姿态传感器坐标系相对于所述摇杆坐标系的偏转矩阵,所述偏转矩阵即为所述修正系数;
所述摇杆置于所述预设位置时,所述摇杆绕X轴旋转第一预设角度,和/或,所述摇杆绕Y轴旋转第二预设角度;
所述数据校准模块包括:
数据校准单元,其用于基于所述偏转矩阵,对所述第一姿态矩右乘所述修正系数,将所述第一姿态矩阵旋转至与所述摇杆坐标系重合,得到所述摇杆坐标系相对于所述基础坐标系中的第二姿态矩阵;
数据提取单元,其用于基于所述第二姿态矩阵得到所述摇杆的方向向量数据。
6.根据权利要求5所述的姿态传感器安装校准装置,其特征在于,
当所述摇杆仅沿X轴旋转所述第一预设角度时,所述第二姿态矩阵的初始状态值为:
当所述摇杆仅沿Y轴旋转所述第二预设角度时,所述第二姿态矩阵的初始状态值为:
当所述摇杆沿X轴旋转所述第一预设角度且沿Y轴旋转所述第二预设角度时,所述第二姿态矩阵的初始状态值为:
其中,为所述第二姿态矩阵的初始状态值,为所述第一预设角度值;为所述第二预设角度值;
当所述摇杆位于置于所述预设位置时,所述第一姿态矩阵的初始状态值为:
其中,为所述第一姿态矩阵的初始状态值,为所述姿态传感器在预设位置测量得到的横滚角,为所述姿态传感器在预设位置测量得到的俯仰角,为所述姿态传感器在预设位置测量得到的航向角;
由所述第一姿态矩阵的初始状态值和第二姿态矩阵的初始状态值计算得到姿态传感器相对于摇杆坐标系的偏转矩阵:
其中,为所述修正系数,为所述第一姿态矩阵的初始状态矩阵的逆矩阵。
7.根据权利要求6所述的姿态传感器安装校准装置,其特征在于,
所述第二姿态矩阵为:
8.根据权利要求7所述的姿态传感器安装校准装置,其特征在于,
所述摇杆的方向向量数据为其Z轴方向向量;
所述Z轴方向向量为:
9.一种电子设备,其特征在于,包括:至少一个处理器;以及与所述至少一个处理器连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令,所述指令被所述一个处理器执行,以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-4任一所述的姿态传感器安装校准方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存储有计算机指令,该指令被处理器执行时实现如权利要求1-4任一所述的姿态传感器安装校准方法。
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