CN116399374B

CN116399374B - Mems陀螺仪传感器补偿方法、装置、终端及存储介质

Info

Publication number: CN116399374B
Application number: CN202310664969.8A
Authority: CN
Inventors: 李正伟; 付迪; 乜恺; 金明路; 董冰玉
Original assignee: HEBEI MEITAI ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: HEBEI MEITAI ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2023-06-07
Filing date: 2023-06-07
Publication date: 2023-08-15
Anticipated expiration: 2043-06-07
Also published as: CN116399374A

Abstract

本发明应用于MEMS陀螺仪传感器技术领域，提供一种MEMS陀螺仪传感器补偿方法、装置、终端及存储介质。该方法包括：针对各个预设温度，获取在该预设温度时，目标传感器在多个预设输出值时对应的实际输入值；将各个预设温度下各个预设输出值对应的实际输入值形成数据组；获取当前温度下目标传感器的实际输出值，根据当前温度、当前温度下目标传感器的实际输出值及数据组，得到补偿公式；基于补偿公式，根据当前温度及当前温度下目标传感器的实际输出值，确定目标传感器的目标输入值。本发明固定输出值得到补偿公式，直接通过补偿公式对MEMS陀螺仪传感器的输入进行补偿，计算过程简单，对处理器的要求低。

Description

MEMS陀螺仪传感器补偿方法、装置、终端及存储介质

技术领域

本发明涉及MEMS陀螺仪传感器技术领域，尤其涉及一种MEMS陀螺仪传感器补偿方法、装置、终端及存储介质。

背景技术

MEMS陀螺仪传感器是一种用来测量角速度和角位移的传感器，在消费电子、汽车电子、医疗电子、工业机器人等领域有着广泛的应用。MEMS陀螺仪传感器是检测系统中的核心元件，其测试的准确性对检测系统的性能起着决定性的作用，而提高MEMS陀螺仪传感器的性能指标关键在于提高其全温区内的非线性精度，因此有必要对MEMS陀螺仪传感器进行补偿校正。

现有技术中，通常检测在多个预设温度多个预设输入值时的输出值进行插值补偿，计算过程复杂，对处理器的要求高。

发明内容

本发明实施例提供了一种MEMS陀螺仪传感器补偿方法、装置、终端及存储介质，以解决现有技术中MEMS陀螺仪传感器补偿方法计算过程复杂，对处理器要求高的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种MEMS陀螺仪传感器补偿方法，包括：

针对各个预设温度，获取在该预设温度时，目标传感器在多个预设输出值时对应的实际输入值；

将各个预设温度下各个预设输出值对应的实际输入值形成数据组；

获取当前温度下目标传感器的实际输出值，根据当前温度、当前温度下目标传感器的实际输出值及数据组，得到补偿公式；

基于补偿公式，根据当前温度及当前温度下目标传感器的实际输出值，确定目标传感器的目标输入值；

其中，目标传感器的目标输入值为目标传感器要检测的参数的值。

第二方面，本发明实施例提供了一种MEMS陀螺仪传感器补偿装置，包括：

实验数据获取模块，用于针对各个预设温度，获取在该预设温度时，目标传感器在多个预设输出值时对应的实际输入值；

数据组形成模块，用于将各个预设温度下各个预设输出值对应的实际输入值形成数据组；

公式确定模块，用于获取当前温度下目标传感器的实际输出值，根据当前温度、当前温度下目标传感器的实际输出值及数据组，得到补偿公式；

补偿模块，用于基于补偿公式，根据当前温度及当前温度下目标传感器的实际输出值，确定目标传感器的目标输入值；

第三方面，本发明实施例提供了一种补偿终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式MEMS陀螺仪传感器补偿方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式MEMS陀螺仪传感器补偿方法的步骤。

本发明实施例提供一种MEMS陀螺仪传感器补偿方法、装置、终端及存储介质，上述方法包括：针对各个预设温度，获取在该预设温度时，目标传感器在多个预设输出值时对应的实际输入值；将各个预设温度下各个预设输出值对应的实际输入值形成数据组；获取当前温度下目标传感器的实际输出值，根据当前温度、当前温度下目标传感器的实际输出值及数据组，得到补偿公式；基于补偿公式，根据当前温度及当前温度下目标传感器的实际输出值，确定目标传感器的目标输入值；其中，目标传感器的目标输入值为目标传感器要检测的参数的值。本发明实施例中固定MEMS陀螺仪传感器的输出值，也即MEMS陀螺仪传感器的输出值为常数，因此对输入的补偿集中到单侧，计算过程更简单，对传感器的要求较低。

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是本发明实施例提供的一种MEMS陀螺仪传感器补偿方法的实现流程图；

图2是未进行补偿前MEMS陀螺仪传感器的输入值与标准值的比例示意图；

图3是采用本发明实施例提供的MEMS陀螺仪传感器补偿方法补偿后的MEMS陀螺仪传感器的输入值与标准值的比例示意图；

图4是本发明实施例提供的MEMS陀螺仪传感器补偿装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的补偿终端的示意图。

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。

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

参见图1，其示出了本发明实施例提供的MEMS陀螺仪传感器补偿方法的实现流程图，应用于MEMS陀螺仪传感器，上述方法详述如下：

上述方法包括：

S101：针对各个预设温度，获取在该预设温度时，目标传感器在多个预设输出值时对应的实际输入值；

对于目标传感器（MEMS陀螺仪传感器），输入值为其要检测的参数的值。例如，输入值为速率，输出值为电压值。

本发明实施例中在目标传感器的整个温度范围内选取一组多个预设温度（）共/>个温度参考点，/>；同时在整个输出范围内选取一组多个预设输出值（/>）共/>个输出参考点，/>。针对每个预设温度，调整目标传感器的实际输入值（例如速率），使其输出值为上述各个预设输出值，从而可以得到如下对应的/>个输入值。

S102：将各个预设温度下各个预设输出值对应的实际输入值形成数据组；

对上述数据按照预设的顺序排序，得到数据组；例如，按照温度从小到大，输出值从小到大的顺序排序。

具体排序方式在此不做限定。

S103：获取当前温度下目标传感器的实际输出值，根据当前温度、当前温度下目标传感器的实际输出值及数据组，得到补偿公式；

S104：基于补偿公式，根据当前温度及当前温度下目标传感器的实际输出值，确定目标传感器的目标输入值；

本发明实施例中固定输出值，使得输出值为多个预设的常数，将目标传感器的补偿集中到单侧，涉及的未知参数相对较少，根据当前温度、实际输出值及数据组确定补偿公式，进而根据补偿公式直接计算得到补偿后的目标输入值。大大简化了计算过程，使得可以直接通过补偿公式得到目标输入值，计算过程简单，没有过多复杂的运算，对处理器的要求较低，从而也大大降低了计算时间。

在一种可能的实施方式中，S103可以包括：

S1031：根据数据组，确定与当前温度所在温度范围，及实际输出值所在数据范围；其中，温度范围的两个端点为相邻的两个预设温度；数据范围的两个端点为相邻的两个预设输出值；

S1032：根据数据组、温度范围及数据范围，得到校正参数；

S1033：根据校正参数，得到补偿公式。

本发明实施例中确定当前温度所在温度范围（~/>）及实际输出值所在数据范围（/>~/>），其中，/>，/>，也即确定下标/>和/>的值。温度范围的两个端点及数据范围的两个端点为最接近的数据点，因此可基于上述四个数据点对目标传感器的输入值进行校正，得到补偿公式。

其中，上述四个数据点可直接通过数据组获取得到。

在一种可能的实施方式中，S1032可以包括：

1、根据数据组、温度范围及数据范围，进行两次插值处理，得到校正参数。

由于上述四个数据点为最接近的四个数据点，因此可根据上述数据点进行插值处理得到校正参数。

在一种可能的实施方式中，第一次线性插值处理的计算公式可以为：

第二次线性插值处理的计算公式可以为：

其中，为当前温度，/>为第/>个插值斜率，/>为第/>个插值截距；/>为第/>个预设输出值，/>为温度/>时目标传感器在/>时对应的实际输入值，/>为温度/>时目标传感器在/>时对应的实际输入值，/>为第/>个预设温度；/>，/>为预设输出值的个数；/>，/>为预设温度的个数；/>为当前温度下目标传感器的实际输出值。

由于（常数）对应实际输入值/>，/>对应实际输入值/>，/>处于/>和/>之间，/>位于/>和/>之间。因此，可针对/>和/>对应的输入值先进行温度补偿，得到/>和，消除温度的影响，再根据/>和/>通过补偿公式进行第三次补偿，从而得到准确的输入值。

具体的，由于已知温度时/>的两个端点（/>，/>）和（/>，/>），第三次补偿也可以采用线性插值的方法。

其中，为第三次补偿的插值斜率，/>为第三次补偿的截距。

根据线性公式，，/>

由此可得，

由以上推导得到，补偿公式可以为：

其中，为目标输入值，/>为当前温度，/>、/>、/>、/>、/>为校正参数。

由以上可知，为常数，其他可通过数据组得到，将复杂的计算过程简化为仅包括五个校正参数的二元一次补偿公式，且通过简单的计算即可得到各个校正参数的值，从而得到补偿公式。补偿公式中的未知数仅包括当前温度/>和实际输出值/>，可直接计算得到目标输入值。

由于固定输出值，上述公式计算简单，可简单快速的对MEMS陀螺仪传感器的输入值进行补偿，且补偿精度高。

对上述实施例，目标传感器为MEMS陀螺仪传感器，未做补偿时MEMS陀螺仪传感器的输入值（速率）与标准值的比例如图2所示。采用本发明实施例提供的方法对MEMS陀螺仪传感器进行补偿后的目标输入值与标准值的比例如图3所示。

由图2可知，未补偿时的输入值与标准值的偏差较大。由图3可知，采用本发明实施例提供的方法对输入进行补偿后与标准值的比例大部分均趋近于1，也即与标准值的偏差较小，仅在小速度时会出现一定的偏差。由此可知，本发明实施例提供的补偿方法不但计算过程简单，在这整个温度范围及速度范围内均可实现有效补偿，且补偿精度高，效果好。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。

图4示出了本发明实施例提供的MEMS陀螺仪传感器补偿装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

上述装置包括：

实验数据获取模块21，用于针对各个预设温度，获取在该预设温度时，目标传感器在多个预设输出值时对应的实际输入值；

数据组形成模块22，用于将各个预设温度下各个预设输出值对应的实际输入值形成数据组；

公式确定模块23，用于获取当前温度下目标传感器的实际输出值，根据当前温度、当前温度下目标传感器的实际输出值及数据组，得到补偿公式；

补偿模块24，用于基于补偿公式，根据当前温度及当前温度下目标传感器的实际输出值，确定目标传感器的目标输入值；

在一种可能的实施方式中，公式确定模块23可以包括：

下标确定单元，用于根据数据组，确定与当前温度所在温度范围，及实际输出值所在数据范围；其中，温度范围的两个端点为相邻的两个预设温度；数据范围的两个端点为相邻的两个预设输出值；

参数确定单元，用于根据数据组、温度范围及数据范围，得到校正参数；

公式输出单元，用于根据校正参数，得到补偿公式。

在一种可能的实施方式中，参数确定单元可以具体用于：根据数据组、温度范围及数据范围，进行两次插值处理，得到校正参数。

第二次线性插值处理的计算公式可以为：

在一种可能的实施方式中，补偿公式可以为：

图5是本发明实施例提供的补偿终端3的示意图。如图5所示，该实施例的补偿终端3包括：处理器30和存储器31。存储器31用于存储计算机程序32，处理器30用于调用并运行存储器31中存储的计算机程序32，执行上述各个MEMS陀螺仪传感器补偿方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S104。或者，处理器30用于调用并运行存储器31中存储的计算机程序32，实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块21至24的功能。

示例性的，计算机程序32可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器31中，并由处理器30执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序32在补偿终端3中的执行过程。例如，计算机程序32可以被分割成图4所示的模块/单元21至24。

补偿终端3可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。补偿终端3可包括，但不仅限于，处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是补偿终端3的示例，并不构成对补偿终端3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器30可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、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 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器31可以是补偿终端3的内部存储单元，例如补偿终端3的硬盘或内存。存储器31也可以是补偿终端3的外部存储设备，例如补偿终端3上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，存储器31还可以既包括补偿终端3的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器31用于存储计算机程序以及终端所需的其他程序和数据。存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，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。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。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。

集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

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

1.一种MEMS陀螺仪传感器补偿方法，其特征在于，包括：

获取当前温度下所述目标传感器的实际输出值，根据所述当前温度、所述当前温度下所述目标传感器的实际输出值及所述数据组，得到补偿公式；

基于所述补偿公式，根据所述当前温度及所述当前温度下所述目标传感器的实际输出值，确定所述目标传感器的目标输入值；

其中，所述目标传感器的目标输入值为所述目标传感器要检测的参数的值；

所述根据所述当前温度、所述当前温度下所述目标传感器的实际输出值及所述数据组，得到补偿公式，包括：

根据所述数据组，确定与所述当前温度所在温度范围，及所述实际输出值所在数据范围；其中，所述温度范围的两个端点为相邻的两个预设温度；所述数据范围的两个端点为相邻的两个预设输出值；

根据所述数据组、所述温度范围及所述数据范围，得到校正参数；

根据所述校正参数，得到所述补偿公式；

所述根据所述数据组、所述温度范围及所述数据范围，得到校正参数，包括：

根据所述数据组、所述温度范围及所述数据范围，进行两次插值处理，得到所述校正参数。

2.根据权利要求1所述的MEMS陀螺仪传感器补偿方法，其特征在于，第一次线性插值处理的计算公式为：

第二次线性插值处理的计算公式为：

其中，为所述当前温度，/>为第/>个插值斜率，/>为第/>个插值截距；/>为第/>个预设输出值，/>为温度/>时所述目标传感器在/>时对应的实际输入值，/>为温度/>时所述目标传感器在/>时对应的实际输入值，/>为第/>个预设温度；/>，/>为所述预设输出值的个数；/>，/>为所述预设温度的个数；/>为所述当前温度下所述目标传感器的实际输出值。

3.根据权利要求2所述的MEMS陀螺仪传感器补偿方法，其特征在于，所述补偿公式为：

其中，为所述目标输入值，/>为所述当前温度，/>、/>、/>、/>、/>为所述校正参数。

4.一种MEMS陀螺仪传感器补偿装置，其特征在于，包括：

公式确定模块，用于获取当前温度下所述目标传感器的实际输出值，根据所述当前温度、所述当前温度下所述目标传感器的实际输出值及所述数据组，得到补偿公式；

补偿模块，用于基于所述补偿公式，根据所述当前温度及所述当前温度下所述目标传感器的实际输出值，确定所述目标传感器的目标输入值；

所述公式确定模块包括：

下标确定单元，用于根据所述数据组，确定与所述当前温度所在温度范围，及所述实际输出值所在数据范围；其中，所述温度范围的两个端点为相邻的两个预设温度；所述数据范围的两个端点为相邻的两个预设输出值；

参数确定单元，用于根据所述数据组、所述温度范围及所述数据范围，得到校正参数；

公式输出单元，用于根据所述校正参数，得到所述补偿公式；

所述参数确定单元具体用于：根据所述数据组、所述温度范围及所述数据范围，进行两次插值处理，得到所述校正参数。

5.一种补偿终端，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序，执行如权利要求1至3中任一项所述的MEMS陀螺仪传感器补偿方法。

6.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至3中任一项所述MEMS陀螺仪传感器补偿方法的步骤。