[发明专利]惯性测量单元标定方法

说明书

本发明涉及一种惯性测量单元的标定方法，应用于九轴惯性测量单元，所述九轴惯性测量单元包括三轴陀螺仪、三轴加速度计以及三轴磁力计。所述惯性测量单元的标定方法包括：提供三轴旋转台以及装夹件；将所述九轴惯性测量单元装设于所述装夹件内；将所述装夹件装设于所述三轴旋转台；控制所述三轴旋转台旋转，并记录所九轴惯性测量单元的检测数据，同时对所述陀螺仪、所述加速度计以及所述磁力计进行校准。上述的惯性测量单元的标定方法，标定的成本较低且精度较高。本发明实施例还提供一种控制器的标定方法，应用于包括九轴惯性测量单元的控制器。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种惯性测量单元标定方法。

背景技术

无人机、机器人、机械云台、车辆船舶、虚拟现实/增强现实、人体运动分析等在近年都取得了迅猛的发展。而在这些应用中，三维姿态与方位的自主测量显得极为重要。惯性测量单元(Inertialmeasurementunit,IMU)作为测量物体三轴姿态角的传感器，是实现上述技术及设备的重要零部件。尤其在虚拟现实/增强现实行业的发展中，虚拟现实/增强现实设备不仅仅要满足用户对内容的观看，还需要通过姿态传感器，沟能虚拟世界与现实世界，从而通过现实的器件对虚拟世界的操作及控制。

传统的惯性测量单元包括两个传感器：陀螺仪(Gyroscope)及加速度计(Accelerometer)，陀螺仪可以估计设备的姿态欧拉角(Yaw，Pitch，Roll)，通过加速度计对陀螺仪的漂移进行补偿。为得到更加精准的姿态数据，目前人们研发一种九轴惯性测量单元，九轴惯性测量单元在传统的惯性测量单元的基础上，增加了另一传感器：磁力计(Magnetometer)对姿态的Yaw方向进行补偿。由于九轴惯性测量单元的三个传感器本身的硬件制作工艺的偏差，其传感器在感知外界时，其数据会有一定的偏差，因而需要对惯性测量单元进行标定，来达到传感器感知数据一致性的要求。因为三个传感器的测量属性并不一样，需要分别对不同的传感器采用不同方式的标定，目前人们主要采用以下几种方法对九轴惯性测量单元进行标定：

1)手工标定方法：简单，上手快，但是需要使用专门的夹具、治具对九轴惯性测量单元的传感器进行部置装夹，。手工标定方法对人工操作依赖性比较大，容易出差错，而且精度不高，容易出现误操作，无法进行量产及控制，标定成本高、效率低。

2)机器标定法：采用传统三轴轴转台对惯性测量单元进行标定，三轴轴转台能够提高标定速度和精度。但是该方法仅能标定九轴惯性测量单元的陀螺仪以及加速度计，并不能用于磁力计的标定。

3)转8字法：通过手动对磁力计进行标定，但只能实现单个磁力计的标定工作，而且标定效果不一致，标定好坏无法定义测试。

总而言之，目前对九轴惯性测量单元的标定方法存在操作繁琐、精度不足且效率低下的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种成本较低、精度较高的九轴惯性测量单元，用于解决上述技术问题。

一种惯性测量单元的标定方法，应用于九轴惯性测量单元，所述九轴惯性测量单元包括三轴陀螺仪、三轴加速度计以及三轴磁力计。所述惯性测量单元的标定方法包括：提供三轴旋转台以及装夹件；将所述九轴惯性测量单元装设于所述装夹件内；将所述装夹件装设于所述三轴旋转台；以及控制所述三轴旋转台旋转，并记录所述九轴惯性测量单元的检测数据，同时对所述陀螺仪、所述加速度计以及所述磁力计进行校准。

在其中一种实施方式中，将所述装夹件装设于所述三轴旋转台后，提供控制器，将所述控制器与所述装夹件内的所述九轴惯性测量单元无线连接；所述控制器用于控制所述三轴旋转台旋转，并用于校准所述陀螺仪、所述加速度计以及所述磁力计。

在其中一种实施方式中，校准所述陀螺仪时，校准所述陀螺仪在其三轴上的静态偏差。