CN206627124U - 一种运动传感器的自适应校准系统 - Google Patents

Abstract

一种运动传感器的自适应校准系统，包括：数据采集器(31)，数据采集器(31)连接到运动装置的第一运动传感器以接收第一运动传感器采集的角速度数据，数据采集器(31)连接到运动装置的第二运动传感器以接收第二运动传感器采集的加速度数据；根据数据采集器(31)采集的角速度和加速度确定运动装置当前的运动状态的数据融合装置(32)；通过当前的运动状态实时判断当前的状态是否满足校准条件的判断装置(33)；基于所述判断装置(33)的判断条件并根据当前计算出的运动状态对传感器数据进行补偿修正的校准装置(34)。本实用新型实现了运动装置根据情况自动进行运动传感器的校准工作，克服了以往对校准场地的限制。

Description

一种运动传感器的自适应校准系统

技术领域

本实用新型涉及运动传感器校准技术，更具体的，涉及一种运动传感器的自适应校准系统。

背景技术

目前市场上的云台、无人机所使用的陀螺仪、加速度计等传感器均存在零漂现象，设备在出厂前或者后期用户在使用的过程中必须经过特定的方式对传感器进行校准才能正常使用。

一般采用的校准方法为：无人机以及云台系统在运行的过程中，处理器不断地采集从陀螺仪以及加速度计获取数据。将这些数据进行融合，得到当前无人机以及云台的姿态、位置等信息。但是处理器所获取到的数据并不是完全正确的，而是包含了一些零点偏移量，而这个偏移量必须进行校准才能使用。因此，校准时将无人机停止运动，放在已知角度的静止平台上，然后运行校准算法校准零漂。但是在无人机及云台的生命周期内需要多次校准零漂，出厂前已知角度的静止平台是很容易找到，但是普通用户校准却产生了难题。

实用新型内容

针对现有技术的缺点，本实用新型还提出一种运动传感器的自适应校准系统，包括：

数据采集器，数据采集器连接到运动装置的第一运动传感器以接收第一运动传感器采集的角速度数据，数据采集器连接到运动装置的第二运动传感器以接收第二运动传感器采集的加速度数据；

根据数据采集器采集的角速度和加速度确定运动装置当前的运动状态的数据融合装置，数据融合装置电连接到所述数据采集器；

通过当前的运动状态实时判断当前的状态是否满足校准条件的判断装置，所述判断装置电连接到所述数据融合装置，其中所述校准条件包括：运动装置呈现静止状态、匀速运动状态或匀速角运动状态；

基于所述判断装置的判断条件并根据当前计算出的运动状态对传感器数据进行补偿修正的校准装置，所述校准装置电连接到所述判断装置。

进一步，数据融合装置为芯片，其确定的所述运动状态包括：运动速度、角速度、加速度和振动能量密度。

进一步，所述判断装置为芯片，其确定的所述静止状态为：运动装置的运动速度为零，角速度为零，加速度为零，震动能量小于阈值；所述匀速运动状态为：运动装置的运动速度为常数，角速度为零，加速度为零，震动能量小于阈值；所述匀速角运动状态为：运动装置的平动运动速度为零，角速度为常数，平动加速度为零，震动能量小于阈值。

进一步，所述校准装置为芯片，其被配置为：若运动装置呈现静止状态或匀速运动状态，则校准装置将第一运动传感器的角速度数据向零进行收敛，同时对第一运动传感器的数据进行校准；若运动装置呈现匀速角运动状态，则校准装置根据观测到的运动装置的转速和运动装置的关节角传感器计算出运动装置真实的角速度，并对运动传感器数据进行补偿及校准。

进一步，所述校准装置被配置为：在完成第一运动传感器的数据校准之后，改变运动装置自身的姿态信息，在姿态改变的过程中，校准装置计算出第二运动传感器的轴间误差，并对第二运动传感器的零漂进行校准。

本实用新型的有益效果包括：

可以实现运动装置根据情况自动进行运动传感器的校准工作，不需要厂家及用户费时费力寻找合适的场地进行校准工作。

附图说明

图1为本实用新型的运动传感器的自适应校准系统的原理结构图。

具体实施方式

下面参照附图描述本实用新型的实施方式，其中相同的部件用相同的附图标记表示。

本实用新型还提出一种用于运动传感器的自适应校准系统，如图1所示。

所述运动装置具有第一运动传感器1(例如为陀螺仪)，用于采集运动装置的角速度数据。所述运动装置还具有第一运动传感器2(例如为加速度计)，用于采集运动装置的加速度数据。

本实用新型的系统包括数据采集器31，数据采集器31连接到第一运动传感器1和第二运动传感器2，接收它们采集的角速度数据和加速度数据。

本实用新型的系统还包括数据融合装置32，数据融合装置32根据数据采集器31采集的角速度和加速度确定运动装置当前的运动状态。

本实用新型的系统还包括判断装置33，判断装置33通过当前的运动状态实时判断当前的状态是否满足校准条件。校准条件为以下三种任一种即可，条件一：静止状态，此时，运动装置的运动速度为零，角速度为零，加速度为零，震动能量小于阈值。条件二：匀速运动状态，此时，运动装置的运动速度为常数，角速度为零，加速度为零，震动能量小于阈值。条件三：匀速角运动状态，此时，运动装置的平动运动速度为零，角速度为常数，平动加速度为零，震动能量小于阈值。

本实用新型的系统还包括校准装置34，如果判断装置33确定的当前的运动状态实时判断当前的状态满足校准条件，则校准装置34根据当前计算出的运动状态对传感器数据进行补偿修正。

如果判断装置33确定满足条件一、二，则校准装置34将第一运动传感器1的角速度数据向零进行收敛，同时对第一运动传感器1的数据进行校准。如果判断装置33确定满足条件三，则校准装置34根据观测到的运动装置的转速和运动装置的关节角传感器计算出运动装置真实的角速度，并对第一运动传感器1的数据进行补偿及校准。

在完成第一运动传感器1的数据校准之后，改变运动装置自身的姿态信息，在姿态改变的过程中，校准装置34计算出第二运动传感器2的轴间误差，并对第二运动传感器2的零漂进行校准。

以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种运动传感器的自适应校准系统，其特征在于，包括：

数据采集器(31)，数据采集器(31)连接到运动装置的第一运动传感器以接收第一运动传感器采集的角速度数据，数据采集器(31)连接到运动装置的第二运动传感器以接收第二运动传感器采集的加速度数据；

根据数据采集器(31)采集的角速度和加速度确定运动装置当前的运动状态的数据融合装置(32)，数据融合装置(32)电连接到所述数据采集器(31)；

通过当前的运动状态实时判断当前的状态是否满足校准条件的判断装置(33)，所述判断装置(33)电连接到所述数据融合装置(32)，其中所述校准条件包括：运动装置呈现静止状态、匀速运动状态或匀速角运动状态；

基于所述判断装置(33)的判断条件并根据当前计算出的运动状态对传感器数据进行补偿修正的校准装置(34)，所述校准装置(34)电连接到所述判断装置(33)。

2.根据权利要求1所述的运动传感器的自适应校准系统，其特征在于，

数据融合装置(32)为芯片，其确定的所述运动状态包括：运动速度、角速度、加速度和振动能量密度。

3.根据权利要求2所述的运动传感器的自适应校准系统，其特征在于，

所述判断装置(33)为芯片，其确定的所述静止状态包括：运动装置的运动速度为零，角速度为零，加速度为零和震动能量小于阈值；

所述判断装置(33)确定的所述匀速运动状态为：运动装置的运动速度为常数，角速度为零，加速度为零，震动能量小于阈值；

所述判断装置(33)确定的所述匀速角运动状态为：运动装置的平动运动速度为零，角速度为常数，平动加速度为零，震动能量小于阈值。

4.根据权利要求1所述的运动传感器的自适应校准系统，其特征在于，

所述校准装置(34)为芯片，其被配置为：若运动装置呈现静止状态或匀速运动状态，则校准装置(34)将第一运动传感器的角速度数据向零进行收敛，同时对第一运动传感器的数据进行校准；

若运动装置呈现匀速角运动状态，则校准装置(34)根据观测到的运动装置的转速和运动装置的关节角传感器计算出运动装置真实的角速度，并对运动传感器数据进行补偿及校准。

5.根据权利要求4所述的运动传感器的自适应校准系统，其特征在于，

所述校准装置(34)被配置为：在完成第一运动传感器的数据校准之后，改变运动装置自身的姿态信息，在姿态改变的过程中，校准装置(34)计算出第二运动传感器的轴间误差，并对第二运动传感器的零漂进行校准。