CN117606517B - 用于惯性传感器标定的电路、惯性传感器封装及标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及惯性传感器集成电路标定技术领域，尤其涉及一种用于惯性传感器标定的电路、惯性传感器封装及标定方法，本发明用于惯性传感器标定的电路主要为数据累加模块的累加器和相应的计数器、数据比较电路、系数进行调整操作的逻辑，以及存储多个系数计算结果的寄存器、数据选择器和相关控制电路等，硬件资源投入少。本发明由于采用了多个数据求和与右移的方式确定零偏和标度，不需要除法的浮点运算，无需设置硬件除法电路，并通过优化标定电路与传感器信号链复用部分逻辑电路，匹配设计标定方法，实现硬件开销小、计算延时小的惯性传感器快速标定。

Description

用于惯性传感器标定的电路、惯性传感器封装及标定方法

技术领域

本发明涉及惯性传感器集成电路标定技术领域，尤其涉及一种用于惯性传感器标定的电路、惯性传感器封装及标定方法。

背景技术

车规级和消费级等大批量生产的惯性传感器，其产能瓶颈主要是在传感器的标定速度，其中对加速度和角速度的零位和标度系数的标定时长，可占据传感器标定总时长的一半以上。

如图1所示，相关技术中的惯性传感器信号链，主要由依次连接的MEMS敏感结构、C2V（Capacitance to Voltage，容抗监测器）、ADC（Analog-to-DigitalConverter，模数转换器）、数字滤波器、标度校准器、偏移消除器以及通信接口组成。对于标定过程，以加速度传感器常用标定方式为例，常见的标定方式是通过转台为传感器提供标准的0g、±1g等g值的输入加速度，之后上位机通过传感器的通信接口采集一定数据量的加速度数据，再经标定系统计算出满足条件的零偏值k0和标度系数k1，最后将零偏值和标度系数回写至传感器并完成烧写，从而完成传感器零偏值k0和标度系数k1标定。

其它种类的传感器标定过程也与其类似，均是由上位机采集传感器输出，计算出系数后再烧写至传感器。此种方法受接口通信速率和采集通道的限制，在大批量标定时会占用标定测试系统较长的运行时间，影响惯性传感器生产效率，增加生产成本。

基于此，需要开发设计出一种惯性传感器标定的电路和标定方法。

发明内容

本发明实施方式提供了一种用于惯性传感器标定的电路、惯性传感器封装及标定方法，用于解决现有技术中惯性传感器标定效率低下的问题。

第一方面，本发明实施方式提供了一种用于惯性传感器标定的电路，包括：依次连接的容抗监测器、模数转换器、滤波器、偏移消除器、标度校准器和通信接口，其中，所述标度校准器还与标度系数寄存器连接，所述偏移消除器还与零偏值寄存器连接，其特征在于，所述用于惯性传感器标定的电路还包括：第一数据选择器、累加右移器、第二数据选择器、数据比较器和标度系数增减器；

所述第一数据选择器的第一输入端连接所述滤波器的输出端，所述第一数据选择器的第二输入端连接所述偏移消除器的输出端，所述第一数据选择器的输出端连接所述累加右移器，所述累加右移器的输出端连接所述零偏值寄存器，所述第一数据选择器响应于零偏值标定指令选择第一输入端的输入信号传输至所述累加右移器，所述第一数据选择器响应于标度标定指令选择第二输入端的输入信号传输至所述累加右移器；

所述第二数据选择器的第一输入端连接所述偏移消除器的输出端，所述第二数据选择器的第二输入端连接所述累加右移器的输出端，所述第二数据选择器的输出端连接所述标度校准器的输入端，所述标度校准器的输出端连接所述数据比较器的输入端，所述数据比较器的输出端连接所述标度系数增减器的输入端，所述标度系数增减器的输出端连接所述标度系数寄存器；所述第二数据选择器响应于标度标定指令接受所述第二数据选择器第二输入端的输入信号，所述标度系数增减器响应于所述数据比较器的比较结果对所述标度系数寄存器存储的标度系数增减。

第二方面，本发明实施方式提供了一种惯性传感器封装，包括：敏感结构以及如本发明第一方面实施方式提供的用于惯性传感器标定的电路，所述敏感结构的输出端与所述容抗监测器的输入端电连接。

第三方面，本发明实施方式提供了一种惯性传感器的标定方法，应用于如本发明第二方面实施方式提供的惯性传感器封装的零偏值标定，所述惯性传感器的标定方法包括：

将第一预设数量的第一数据依次输入到所述累加右移器，获得第一累加和，其中，所述第一累加和为所述第一预设数量的第一数据的和，第一数据为所述滤波器输出的数据；

对所述第一累加和进行第三预设位数的右移；

将右移后的第一累加和存入所述零偏值寄存器。

在一种可能实现的方式中，述第三预设位数根据所述第一预设数量以及第一公式确定，所述第一公式为：

式中，为第一预设数量，/>为第三预设位数。

第四方面，本发明实施方式提供了一种惯性传感器的标定方法，应用于如本发明第二方面实施方式提供的惯性传感器封装的标度系数标定，所述惯性传感器的标定方法包括：

将第二预设数量的第二数据依次输入到所述累加右移器，获得第二累加和，其中，所述第二累加和为所述第二预设数量的第二数据的和，第二数据为所述偏移消除器输出的数据；

对所述第二累加和进行第四预设位数的右移；

根据右移后的第二累加和确定标度系数；

将所述标度系数存入所述标度系数寄存器。

在一种可能实现的方式中，所述第四预设位数根据所述第二预设数量以及第二公式确定，所述第二公式为：

式中，为第二预设数量，/>为第四预设位数。

在一种可能实现的方式中，所述根据右移后的第二累加和确定标度系数，包括：

将右移后的第二累加送入到所述标度校准器，获得第一标度值，其中，所述标度值为第一标度系数与右移后的第二累加的乘积，所述第一标度系数为所述标度系数寄存器中存储的数据；

根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差；

若所述标度差的绝对值大于标度偏差阈值，则根据所述标度差调整所述第一标度系数，并跳转至所述根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差的步骤；

否则，将所述第一标度系数作为所述标度系数。

在一种可能实现的方式中，述根据右移后的第二累加和确定标度系数，包括：

将右移后的第二累加送入到所述标度校准器，获得第一标度值，其中，所述标度值为第一标度系数与右移后的第二累加的乘积，所述第一标度系数为所述标度系数寄存器中存储的数据；

根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差；

若所述标度差的绝对值大于标度偏差阈值，则根据所述标度差调整所述第一标度系数，并跳转至所述根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差的步骤；

若所述标度差的绝对值小于等于标度偏差阈值，则将所述第一标度系数作为条件标度，统计已获得的条件标度的数量，多个已获得的条件标度分别对应多个标定条件；

若已获得的条件标度的数量达到第五预设数量，则根据所述第五预设数量对标度和进行右移，并将右移后的标度和作为所述标度系数，其中，所述标度和为已获得的条件标度的和；

若已获得的条件标度的数量未达到第五预设数量，则生成并通过所述通信接口发送更换标定条件的指令。

在一种可能实现的方式中，在所述若所述标度差的绝对值大于标度偏差阈值，则根据所述标度差调整所述第一标度值，并跳转至所述根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件，确定标度差的步骤之前，包括：

获取迭代次数，其中，所述迭代次数为执行所述根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差步骤的次数；

若所述迭代次数大于迭代阈值，则生成并通过所述通信接口发送系数不满足要求的消息。

第五方面，本发明实施方式提供了一种惯性传感器的标定方法，应用于与如本发明第二方面实施方式提供的惯性传感器封装连接的上位机，所述惯性传感器的标定方法包括：

生成零位标定条件，并根据所述零位标定条件生成零偏标定指令；

响应于完成零偏标定结果确认消息，生成预设的标定条件和包含有所述预设标定条件消息的标度标定指令；

响应于完成标度标定结果确认消息，生成零偏值和标度系数烧写指令。

本发明实施方式与现有技术相比存在的有益效果是：

本发明实施方式公开了一种用于惯性传感器标定的电路，硬件资源增加较小，主要为数据累加模块的累加器和相应的计数器、数据比较电路、系数进行调整操作的逻辑，以及存储多个系数计算结果的寄存器、数据选择器和相关控制电路等，硬件资源投入少。若传感器正常工作时，每次上电的零位调整都采用零偏值标定的方式自动进行，则数据累加模块在传感器正常工作时同样起作用，不算作标定测试过程设计的额外硬件资源的投入。

本发明实施方式公开了一种惯性传感器标定方法，其将首先第二预设数量的第二数据依次输入到所述累加右移器，获得第二累加和，其中，所述第二累加和为所述第二预设数量的第二数据的和，第二数据为所述偏移消除器输出的数据；然后对所述第二累加和进行第四预设位数的右移；接着根据右移后的第二累加和确定标度系数；最后将所述标度系数存入所述标度系数寄存器。本发明实施方式将主要的校准过程交由传感器执行，因此，降低了数据传输量，可以大幅减少通信速率给校准工作带来的影响，由于采用了多个数据求和与右移的方式确定零偏和标度，不需要除法的浮点运算，因此，无需设置硬件除法电路，硬件开销小，计算延时小。

本发明惯性传感器标定方法实施方式在进行标定的过程中，上位机通过通信接口指示传感器当前所处于的标定状态，并指示传感器在该状态下进行对应的计算。本发明实施方式惯性传感器标定交互方法，在标定过程中的大部分指令均可以一对多发送，且无需读取传感器敏感轴向的输出数据，相较于传统方式可大幅提升批量标定速度，在通信速率较慢的接口效率提升幅度更大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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方式，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是一种相关技术的惯性传感器标定电路及信号链原理框图；

图2是本发明实施方式提供的惯性传感器标定电路及信号链原理框图；

图3是本发明实施方式提供的惯性传感器标定方法的流程图。

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方式。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方式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方式来进行说明。

下面对本发明的实施例作详细说明，本实例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图2是本发明实施方式提供的惯性传感器标定电路及信号链原理框图。

如图2所示，其示出了本发明实施方式第一方面提供惯性传感器标定电路及信号链原理框图，详述如下：

一种用于惯性传感器标定的电路，包括：依次连接的容抗监测器、模数转换器、滤波器、偏移消除器、标度校准器和通信接口，其中，所述标度校准器还与标度系数寄存器连接，所述偏移消除器还与零偏值寄存器连接，所述用于惯性传感器标定的电路还包括：第一数据选择器、累加右移器、第二数据选择器、数据比较器和标度系数增减器；

所述第一数据选择器的第一输入端连接所述滤波器的输出端，所述第一数据选择器的第二输入端连接所述偏移消除器的输出端，所述第一数据选择器的输出端连接所述累加右移器，所述累加右移器的输出端连接所述零偏值寄存器，所述第一数据选择器响应于零偏值标定指令选择第一输入端的输入信号传输至所述累加右移器，所述第一数据选择器响应于标度标定指令选择第二输入端的输入信号传输至所述累加右移器；

所述第二数据选择器的第一输入端连接所述偏移消除器的输出端，所述第二数据选择器的第二输入端连接所述累加右移器的输出端，所述第二数据选择器的输出端连接所述标度校准器的输入端，所述标度校准器的输出端连接所述数据比较器的输入端，所述数据比较器的输出端连接所述标度系数增减器的输入端，所述标度系数增减器的输出端连接所述标度系数寄存器；所述第二数据选择器响应于标度标定指令接受所述第二数据选择器第二输入端的输入信号，所述标度系数增减器响应于所述数据比较器的比较结果对所述标度系数寄存器存储的标度系数增减。

示例性地，如图2所示，作为基于相关技术的改进，本发明实施方式设有两个数据选择器、累加右移器、数据比较器和标度系数增减器。

数据选择器的作用是从两个输入端中，选择其中一个数据进行输出。数据比较器的作用是比较输入的两个数据的数值大小，标度系数增减器的作用是根据条件调整系数的大小。而累加右移器的作用是执行数据求和操作，还可以对求和后的数据执行右移操作。

本发明实施方式中，第一个数据选择器的两个输入端分别与滤波器的输出以及偏移消除器的输出连接，通过选择，可以在第一个数据选择器的输出端输出滤波器输出的数据，或者，偏移消除器输出的数据。第一个数据选择器的输出端输入到数据累加右移器，可以实现对滤波器输出数据的累加和右移，或者是偏移消除器的累加和右移。

对于第二个数据选择器，其第一个输入端与偏移消除器的输出端连接，第二个输入端与累加右移器的输出端连接。第二个数据选择器的输出端与标度校准器的输入端连接。也就是说，标度校准器输入，通过第二个数据选择起的选择作用，要么输入偏移消除器输出的数据，要么输入累加右移器输出的数据。

数据比较器是比较标度校准后输出的传感器数据与真实的惯性值之间的偏差，标度系数增减器根据这个偏差对标度系数进行调整。

对于惯性传感器标定方面，本发明第三方面、第四方面进行了详细说明。

第二方面，本发明实施方式提供了一种惯性传感器封装，包括：敏感结构以及如本发明第一方面实施方式提供的用于惯性传感器标定的电路，所述敏感结构的输出端与所述容抗监测器的输入端电连接。

示例性地，在一些应用场景中，将敏感结构（MEMS）和第一方面提供的惯性传感器标定电路封装在一起，敏感结构感应的惯性信号，输入到容抗监测器里，然后经过后面的标定电路的其他部分，完成标定。

第三方面，本发明实施方式提供了一种惯性传感器的标定方法，应用于如本发明第二方面实施方式提供的惯性传感器封装的零偏值标定，所述惯性传感器的标定方法包括：

在步骤301中，将第一预设数量的第一数据依次输入到所述累加右移器，获得第一累加和，其中，所述第一累加和为所述第一预设数量的第一数据的和，第一数据为所述滤波器输出的数据；

在步骤302中，对所述第一累加和进行第三预设位数的右移；

在步骤303中，将右移后的第一累加和存入所述零偏值寄存器。

在一种可能实现的方式中，述第三预设位数根据所述第一预设数量以及第一公式确定，所述第一公式为：

式中，为第一预设数量，/>为第三预设位数。

示例性地，如图1所示，其示出了相关技术中的惯性传感器信号链的简化框图。其中，MEMS敏感结构感应惯性传感器的信号，经有C2V模块转变为电压信号，该电压信号经过ADC转化为数字信号，最后经过数字滤波器，生成去噪后的传感器数据，这个传感器数据再经过标度校准和偏移消除，通过通信接口电路，发送惯性传感信号。这其中标度校准和偏移消除的前后顺序可调整。

对于图2的惯性加速度传感器输出，其数据处理公式为：y = k1（x - k0），其中y是传感器最终输出的加速度数据，x是滤波器输出的未经零位调整和标度标定的加速度信号，k0是零偏，k1是标度系数。

如前所述，现有技术中，对于传感零偏校准和标度校准，是通过上位机通过通信接口电路接收多个数据，通过计算后，回写到传感器中。当多个传感器进行校准时，受到通信速率的影响和采集通道的限制，校准过程较为漫长，效率低下。

图3是本发明实施方式提供的惯性传感器标定方法的流程图。

本发明实施方式中，零位标定时，传感器感测到标准的0g加速度，此时输出y应为0，根据上式可知k0此时为即滤波器的输出x时满足要求。考虑到噪声，电路对滤波器输出的个数据求和后进行右移求平均值，该平均值即为零偏值k0。

（1）以加速度传感器为例，电路部分标定时的工作流程如下：

1）进行零偏值k0标定时，传感器在接收到零偏标定指令后，数据选择器MUX1将滤波器输出传输至数据累加模块，对连续采样的个数据求和后进行右移，将移出的数据截位，得到零偏的均值，之后将该值从数据累加器模块传输至k0寄存器，完成零偏值k0的标定。与此同时，传感器通过扣零，完成零位调整。

例如，在标定条件为0加速度时，传感器接收到零偏标定指令，数据选择器MUX1接收到1024个数据（），并将这些数据送到累加器进行累加，累加和例如为32位的数据，将这个32位的数据右移10位（非循环右移，移出的数据被抛弃），获得22位的数据，这个22位的数据即为零偏值k0。

第四方面，本发明实施方式提供了一种惯性传感器的标定方法，应用于如本发明第二方面实施方式提供的惯性传感器封装的标度系数标定，所述惯性传感器的标定方法包括：

将第二预设数量的第二数据依次输入到所述累加右移器，获得第二累加和，其中，所述第二累加和为所述第二预设数量的第二数据的和，第二数据为所述偏移消除器输出的数据；

对所述第二累加和进行第四预设位数的右移；

根据右移后的第二累加和确定标度系数；

将所述标度系数存入所述标度系数寄存器。

在一种可能实现的方式中，所述第四预设位数根据所述第二预设数量以及第二公式确定，所述第二公式为：

式中，为第二预设数量，/>为第四预设位数。

在一种可能实现的方式中，所述根据右移后的第二累加和确定标度系数，包括：

将右移后的第二累加送入到所述标度校准器，获得第一标度值，其中，所述标度值为第一标度系数与右移后的第二累加的乘积，所述第一标度系数为所述标度系数寄存器中存储的数据；

根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差；

若所述标度差的绝对值大于标度偏差阈值，则根据所述标度差调整所述第一标度系数，并跳转至所述根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差的步骤；

否则，将所述第一标度系数作为所述标度系数。

在一种可能实现的方式中，述根据右移后的第二累加和确定标度系数，包括：

将右移后的第二累加送入到所述标度校准器，获得第一标度值，其中，所述标度值为第一标度系数与右移后的第二累加的乘积，所述第一标度系数为所述标度系数寄存器中存储的数据；

根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差；

若所述标度差的绝对值大于标度偏差阈值，则根据所述标度差调整所述第一标度系数，并跳转至所述根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差的步骤；

若所述标度差的绝对值小于等于标度偏差阈值，则将所述第一标度系数作为条件标度，统计已获得的条件标度的数量，多个已获得的条件标度分别对应多个标定条件；

若已获得的条件标度的数量达到第五预设数量，则根据所述第五预设数量对标度和进行右移，并将右移后的标度和作为所述标度系数，其中，所述标度和为已获得的条件标度的和；

若已获得的条件标度的数量未达到第五预设数量，则生成并通过所述通信接口发送更换标定条件的指令。

在一种可能实现的方式中，在所述若所述标度差的绝对值大于标度偏差阈值，则根据所述标度差调整所述第一标度值，并跳转至所述根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件，确定标度差的步骤之前，包括：

获取迭代次数，其中，所述迭代次数为执行所述根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差步骤的次数；

若所述迭代次数大于迭代阈值，则生成并通过所述通信接口发送系数不满足要求的消息。

示例性地，本发明实施方式标度标定时，由上位机控制转台生成预设的标度条件，然后上位机发送标定指令，这个指令中包含预设的标度条件消息。

而传感器通过通信接口电路接收到标定指令后，接收多个通过偏移消除的传感器数据，通过多次累加后，获得累加和，这个累加和再经过右移，右移后的数据代入如上所述的数据处理公式，这个处理公式的输出与标度条件消息进行比对，根据比对的结果进行标度系数的调整，调整后再次进行如上所述的数据代入公式操作，直至经过公式输出的数据与标度条件消息中的数据偏差小于预设值。

以“+1g”加速度标度为例，传感器感测到标准的“+1g”加速度，此时输出y理论值应为A，而实际上由于未进行标度标定，y的实际值为a。通过上位机发送命令告知传感器进行“+1g”加速度标定，此时通过电路对偏移消除后的输出的个数据求和后进行右移求平均值，得到较为准确的调零后的值，再通过微调k1使y的实际值a逐渐逼近理论值A。

（1）以加速度传感器为例，电路部分标定时的工作流程如下：

2）进行标度标定时，传感器在接收到对应输入的标定指令，例如加速度“+1g”标定指令后，数据选择器MUX1将经过偏移消除后的数据输出传输至数据累加模块，对连续采样的个数据（例如，1024个）求和后进行右移数位并截位（当是1024个数据的和时，非循环右移10位），得到加速度“+1g”下的输出均值。随后将该值经数据选择器MUX2传递至标度校准模块，与标度系数k1的初始值相乘（该初始值位于真实值附近，由前期测试分析得到），计算出当前校准后输出的值a1，将该值a1与标准值进行数据比较，根据比较结果对当前的标度系数k1进行“+1”或“-1”操作，重新计算出当前校准后输出的值a2，再将该值a2与标准值进行数据比较，重复上述步骤。

这里进行的“+1”或“-1”操作有次数限制，若在规定次数内得到满足要求的标度系数k1，则传感器内部生成一个“系数计算OK”的标志等待输出，

若未得到理想的系数，则生成一个“系数不满足要求”的标志等待输出。

对于要求需要多个标定条件测量后才能得出标度系数k1的情况时，如加速度传感器在“+1g”或“-1g”标定，可将不同条件下得到的标定系数求和后右移取均值，或通过上位机通信，读取各k1值后，经上位机计算处理将最终的标度系数k1值回写至传感器。

本发明实施方式提供了一种惯性传感器标定方法，其首先将第二预设数量的第二数据依次输入到所述累加右移器，获得第二累加和，其中，所述第二累加和为所述第二预设数量的第二数据的和，第二数据为所述偏移消除器输出的数据；然后对所述第二累加和进行第四预设位数的右移；接着根据右移后的第二累加和确定标度系数；最后将所述标度系数存入所述标度系数寄存器。

本发明实施方式将主要的校准过程交由传感器执行，因此，降低了数据传输量，可以大幅减少通信速率给校准工作带来的影响，由于采用了多个数据求和与右移的方式确定零偏和标度，不需要除法的浮点运算，因此，无需设置硬件除法电路，硬件开销小，计算延时小。

本发明实施方式可以在惯性传感器芯片内部执行，例如，在进行标定的过程中，上位机通过通信接口指示传感器当前所处于的标定状态，并指示传感器在该状态下进行对应的计算。应用有本发明实施方式的惯性传感器电路的硬件成本增加较小，主要为数据累加模块的累加器和相应的计数器、数据比较电路、系数进行“+1”“-1”操作的逻辑，以及存储多个系数计算结果的寄存器、数据选择器和相关控制电路等，硬件成本很低。若传感器正常工作时，每次上电的零位调整都采用零偏值k0标定的方式自动进行，则数据累加模块在传感器正常工作时同样起作用，不算作标定测试过程设计的额外硬件成本。

本发明实施方式第五方面提供了一种惯性传感器标定方法，包括：

生成零位标定条件，并根据所述零位标定条件生成零偏标定指令；

响应于完成零偏标定结果确认消息，生成预设的标定条件和包含有所述预设标定条件消息的标度标定指令；

响应于完成标度标定结果确认消息，生成零偏系数和标度系数烧写指令。

在一些实施方式中，所述惯性传感器标定交互方法还包括：

响应于更换标定条件的指令，生成预设的标定条件和包含有所述预设标定条件消息的标度标定指令。

示例性地，在一些应用场景中，惯性传感器标定交互方法由上位机执行，上位机标定流程如下（以加速度传感器为例）：

1）标定系统将传感器上电，通过通信接口配置初始配置，其中需要标定的系数根据该型传感器调试经验配置初始值，使得传感器的满足要求的标度系数k1在该值附近。

2）标定系统将传感器调整到标准零位，之后标定系统发送零位调整指令，完成零偏值k0标定和零位调整，之后标定系统发送回读指令，对零偏值k0标定和零位调整结果进行确认。

3）标定系统将传感器调整到需要标定的状态，例如将传感器调整到“+1g”加速度输入，之后标定系统发送“+1g”加速度下的标定指令，完成在“+1g”下加速度标定。之后标定系统发送回读指令，对“+1g”下的标定结果进行确认。

4）根据标定要求将传感器调整到其它需要标定的状态，例如将传感器调整到-1g加速度输入，之后标定系统发送“-1g”加速度下的标定指令，完成在“-1g”下加速度标定，流程与3）一致。完成所有状态的标定后，根据传感器要求，在传感器内部或外部计算出最终系数。

5）标定系统发送烧写指令，将得到的传感器零位和系数等进行烧写。

通过上述标定交互方法，在标定过程中的大部分指令均可以一对多发送，且无需读取传感器敏感轴向的输出数据，相较于传统方式可大幅提升批量标定速度，在通信速率较慢的接口效率提升幅度更大。

应理解，上述实施方式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方式的实施过程构成任何限定。

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，即将所述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。实施方式中的各功能单元、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方式中的对应过程，在此不再赘述。

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

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方式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方式中，应该理解到，所揭露的装置/电子设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/电子设备实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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。

所述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方式方案的目的。

另外，在本发明各个实施方式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。

所述集成的模块/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方式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，所述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及装置实施方式的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述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。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述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。

以上所述实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式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方式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方式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 (10)

1.一种用于惯性传感器标定的电路，包括：依次连接的容抗监测器、模数转换器、滤波器、偏移消除器、标度校准器和通信接口，其中，所述标度校准器还与标度系数寄存器连接，所述偏移消除器还与零偏值寄存器连接，其特征在于，所述用于惯性传感器标定的电路还包括：第一数据选择器、累加右移器、第二数据选择器、数据比较器和标度系数增减器；

所述第一数据选择器的第一输入端连接所述滤波器的输出端，所述第一数据选择器的第二输入端连接所述偏移消除器的输出端，所述第一数据选择器的输出端连接所述累加右移器，所述累加右移器的输出端连接所述零偏值寄存器，所述第一数据选择器响应于零偏值标定指令选择第一输入端的输入信号传输至所述累加右移器，所述第一数据选择器响应于标度标定指令选择第二输入端的输入信号传输至所述累加右移器；

所述第二数据选择器的第一输入端连接所述偏移消除器的输出端，所述第二数据选择器的第二输入端连接所述累加右移器的输出端，所述第二数据选择器的输出端连接所述标度校准器的输入端，所述标度校准器的输出端连接所述数据比较器的输入端，所述数据比较器的输出端连接所述标度系数增减器的输入端，所述标度系数增减器的输出端连接所述标度系数寄存器；所述第二数据选择器响应于标度标定指令接受所述第二数据选择器第二输入端的输入信号，所述标度系数增减器响应于所述数据比较器的比较结果对所述标度系数寄存器存储的标度系数增减。

2.一种惯性传感器封装，其特征在于，包括：敏感结构以及如权利要求1所述的用于惯性传感器标定的电路，所述敏感结构的输出端与所述容抗监测器的输入端电连接。

3.一种惯性传感器的标定方法，其特征在于，所述惯性传感器的标定方法用于如权利要求2所述惯性传感器封装的零偏值标定，所述惯性传感器的标定方法包括：

将第一预设数量的第一数据依次输入到所述累加右移器，获得第一累加和，其中，所述第一累加和为所述第一预设数量的第一数据的和，第一数据为所述滤波器输出的数据；

对所述第一累加和进行第三预设位数的右移；

将右移后的第一累加和存入所述零偏值寄存器。

4.根据权利要求3所述的惯性传感器的标定方法，其特征在于，所述第三预设位数根据所述第一预设数量以及第一公式确定，所述第一公式为：

式中，为第一预设数量，/>为第三预设位数。

5.一种惯性传感器的标定方法，其特征在于，所述惯性传感器的标定方法用于如权利要求2所述惯性传感器封装的标度系数标定，所述惯性传感器的标定方法包括：

将第二预设数量的第二数据依次输入到所述累加右移器，获得第二累加和，其中，所述第二累加和为所述第二预设数量的第二数据的和，第二数据为所述偏移消除器输出的数据；

对所述第二累加和进行第四预设位数的右移；

根据右移后的第二累加和确定标度系数；

将所述标度系数存入所述标度系数寄存器。

6.根据权利要求5所述的惯性传感器的标定方法，其特征在于，所述第四预设位数根据所述第二预设数量以及第二公式确定，所述第二公式为：

式中，为第二预设数量，/>为第四预设位数。

7.根据权利要求5所述的惯性传感器的标定方法，其特征在于，所述根据右移后的第二累加和确定标度系数，包括：

将右移后的第二累加送入到所述标度校准器，获得第一标度值，其中，所述标度值为第一标度系数与右移后的第二累加的乘积，所述第一标度系数为所述标度系数寄存器中存储的数据；

根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差；

若所述标度差的绝对值大于标度偏差阈值，则根据所述标度差调整所述第一标度系数，并跳转至所述根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差的步骤；

否则，将所述第一标度系数作为所述标度系数。

8.根据权利要求5所述的惯性传感器标定方法，其特征在于，述根据右移后的第二累加和确定标度系数，包括：

将右移后的第二累加送入到所述标度校准器，获得第一标度值，其中，所述标度值为第一标度系数与右移后的第二累加的乘积，所述第一标度系数为所述标度系数寄存器中存储的数据；

根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差；

若所述标度差的绝对值大于标度偏差阈值，则根据所述标度差调整所述第一标度系数，并跳转至所述根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差的步骤；

若所述标度差的绝对值小于等于标度偏差阈值，则将所述第一标度系数作为条件标度，统计已获得的条件标度的数量，多个已获得的条件标度分别对应多个标定条件；

若已获得的条件标度的数量达到第五预设数量，则根据所述第五预设数量对标度和进行右移，并将右移后的标度和作为所述标度系数，其中，所述标度和为已获得的条件标度的和；

若已获得的条件标度的数量未达到第五预设数量，则生成并通过所述通信接口发送更换标定条件的指令。

9.根据权利要求7或8所述的惯性传感器标定方法，其特征在于，在所述若所述标度差的绝对值大于标度偏差阈值，则根据所述标度差调整所述第一标度值，并跳转至所述根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件，确定标度差的步骤之前，包括：

获取迭代次数，其中，所述迭代次数为执行所述根据所述第一标度值以及所述预设的标定条件确定标度差步骤的次数；

若所述迭代次数大于迭代阈值，则生成并通过所述通信接口发送系数不满足要求的消息。

10.一种惯性传感器的标定方法，应用于与如权利要求2所述的惯性传感器封装连接的上位机，其特征在于，所述惯性传感器的标定方法包括：

生成零位标定条件，并根据所述零位标定条件生成零偏标定指令；

响应于完成零偏标定结果确认消息，生成预设的标定条件和包含有所述预设标定条件消息的标度标定指令；

响应于完成标度标定结果确认消息，生成零偏值和标度系数烧写指令。