[发明专利]陀螺仪传感器的标定设备和方法

权利要求书

1.一种设备，包括：

设备中具有相关存储器的微处理器；

设备中能够测量设备三维方位和/或三维运动的至少两组独立传感器，其中至少一个传感器组在设备运动开始时并未很好地标定；

可以在微处理器内运行的微处理器程序，用于执行以下步骤：

a)以时间点序列t=0,1,…k读取、存储并处理来自传感器的传感器数据；

b)利用t=0,1,…k时的传感器数据估算t=k时的设备三维方位；

c)通过使用针对先前时间点t=m,…k，0<=m<=k的传感器测量值来预测一组上述传感器在下一个时间点t=(k+1)的值；

d)构建传感器预测值和传感器观测值之间的差异；

e)利用差异来连续地改进确定的上述估算设备三维方位和/或用于标定在设备运动开始时并未很好标定的传感器组。

2.如权利要求1所述的设备，其中传感器组包括磁传感器组和陀螺仪传感器组。

3.如权利要求2所述的设备，其中陀螺仪传感器组在设备运动开始时并未很好地标定。

4.如权利要求3所述的设备，其中一种标定陀螺仪传感器组的方法包括：

在预定的时间段观测陀螺仪传感器信号；

通过应用未知陀螺仪标定参数的初估值或其标称值之一来校正陀螺仪信号；

根据观测的陀螺仪信号和这些校正的陀螺仪信号来确定该时间段期间感知的设备方位改变；

比较积分时段开始和结束时的磁传感器数值，通过得出的设备方位改变进行适当校正；然后

通过应用由观测和标称的旋转校正磁场信号之间的差异测量值得出的校正来校正陀螺仪标定参数的初始值。

5.如权利要求4所述的设备，其中仅确定一个标定参数用于所有的陀螺仪信道。

6.如权利要求5所述的设备，其中标定参数是对标称值的未知陀螺仪增益校正。

7.如权利要求5所述的设备，其中标定参数是对标称值的未知陀螺仪偏置校正。

8.如权利要求4所述的设备，其中所述时间段结束时的磁场信号和所述时间段开始时磁场矢量的旋转校正值之间的差异测量值是这两个矢量的矢量差的矢量范数。

9.如权利要求4所述的设备，其中在相同的时间间隔下，多种可选的旋转量通过标定时不同的陀螺仪参数假定值来确定。

10.如权利要求4所述的设备，其中在不同的时间间隔下将不同的陀螺仪标定参数值用于旋转量的确定。

11.如权利要求4所述的设备，其中标定参数通过寻找能够对算出的观测和旋转校正的磁场信号之间的差异测量值得到最小值的这种参数组合来确定。

12.如权利要求2所述的设备，进一步包括通过以下步骤确定设备的旋转量：

在预定的时间段观测陀螺仪传感器信号；

通过应用陀螺仪标定参数来校正陀螺仪信号；

根据观测的陀螺仪信号和这些校正的陀螺仪信号来确定该时间段期间感知的设备方位改变；

观测该时间段开始和结束时的磁传感器信号；

通过应用磁场标定参数来校正磁传感器信号；

确定该时间段期间跟标定校正的磁传感器信号的观测改变相符并且与根据陀螺仪信号确定的旋转量最接近的设备方位感知改变；然后

将该时间间隔期间的设备旋转量确定为由陀螺仪传感器得出的旋转量以及跟磁传感器观测值相符的旋转量的组合。

13.如权利要求12所述的设备，其中旋转量接近度的测量值就是由陀螺仪信号积分算出的四元数和提供跟磁传感器观测值相符的设备旋转量的四元数之间的四元数差值的范数。