[发明专利]一种基于地磁技术的虚拟陀螺仪及算法

说明书

技术领域

本发明属于MEMS惯性导航领域,具体涉及一种基于地磁技术的虚拟陀螺仪及算法。

背景技术

现在应用于消费电子领域的陀螺仪的功耗大，成本高。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种基于地磁技术的虚拟陀螺仪及算法，得到载体的姿态信息和角速度信息。对基于椭球模型假设的软磁硬磁干扰参数进行估计并补偿，利用这些参数对经过低通滤波处理后的传感器数据进行校正，并采用双矢量定姿法计算姿态信息，为了适应外界磁场的变化，采用带有渐消因子的递推最小二乘法对椭球模型参数进行实时估计，使得系统能够自适应地调节以适应环境变化。根据姿态信息，计算得到载体的角速度信息，实现了陀螺的功能，即虚拟陀螺。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于地磁技术的虚拟陀螺仪,包括：6-DOF传感器簇和数据预处理模块；所述6-DOF传感器簇通过输出端连接数据预处理模块。

进一步地，所述6-DOF传感器簇包括三轴地磁传感器和三轴加速度传感器；所述三轴地磁传感器和三轴加速度传感器通过输出端连接6-DOF传感器簇外部。

更进一步地，所述数据预处理模块包括低通滤波模块、模数转换模块、校准模块及均值滤波模块；所述校准模块通过输入端连接低通滤波模块和模数转换模块；所述均值滤波模块通过输入端连接低通滤波模块和模数转换模块。

更进一步地，所述基于地磁技术的虚拟陀螺仪包括：电子罗盘算法和虚拟陀螺算法。

更进一步地，所述电子罗盘算法包括以下步骤：

（1）利用校正后的磁传感器数据和加速度传感器数据，根据双矢量定姿原理计算载体实时的姿态信息；

（2）根据姿态角与姿态矩阵的关系计算出航向角、横滚角和俯仰角。

更进一步地，其中的利用校正后的磁传感器数据和加速度传感器数据，根据双矢量定姿原理计算载体实时的姿态信息包括以下步骤：

重力矢量在导航坐标系n系为地磁矢量在导航坐标系n系为加速度计和磁传感器敏感到的分别是重力和地磁矢量在载体坐标系b系的投影：和则根据惯性导航原理有：M→b=Cnb·M→n;]]>

分别取他们的叉乘矢量，有：