[发明专利]姿态角度的测量方法、装置、车辆及智能臂架

说明书

本申请提供了一种姿态角度的测量方法、装置、车辆及智能臂架，通过角速度计获取第一姿态角速度、加速度计获取第二姿态角速度，并且加权融合第一姿态角速度和第二姿态角速度，得到最终的姿态角度；利用静止状态时加速度计获取的第二姿态角速度的运动噪音较小、运动状态时角速度计获取的第一姿态角速度的累计误差较小的特性，综合第一姿态角速度和第二姿态角速度的优势，可以得到较为准确的姿态角度信息。

技术领域

本申请涉及姿态测量技术领域，具体涉及一种姿态角度的测量方法、装置、车辆及智能臂架。

背景技术

常见的姿态(例如泵车臂架的姿态、车辆本身的姿态等)表示方法有欧拉角法、方向余弦法等。其中，欧拉角法在求解姿态时存在奇点(万向节死锁)，不能用于全姿态解算，方向余弦可用于全姿态的解算，但计算量大，也无法满足实时性要求。

为准确获取泵车臂架的姿态角度值，对陀螺仪积分或者依据加速度计得到姿态角是一种直观的想法。但是陀螺仪工作一段时间会出现零点漂移，且积分带来的误差随时间将越来越大；加速度计则容易受到噪声或者震动的干扰，因此依据两种方式获取的姿态角都与真实的姿态角相差较大大，从而无法获得准确的姿态角信息。

发明内容

为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种姿态角度的测量方法、装置、车辆及智能臂架，解决上了上述无法获得准确的姿态角信息的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种姿态角度的测量方法，包括：根据角速度计获取第一姿态角速度；根据加速度计获取第二姿态角速度；以及加权融合所述第一姿态角速度和所述第二姿态角速度，得到最终姿态角度；其中，所述第一姿态角速度的第一权重和所述第二姿态角速度的第二权重根据当前状态确定。

通过角速度计获取第一姿态角速度、加速度计获取第二姿态角速度，并且加权融合第一姿态角速度和第二姿态角速度，得到最终的姿态角度；利用静止状态时加速度计获取的第二姿态角速度的运动噪音较小、运动状态时角速度计获取的第一姿态角速度的累计误差较小的特性，综合第一姿态角速度和第二姿态角速度的优势，可以得到较为准确的姿态角度信息。

在一实施例中，所述第一权重和所述第二权重的确定方式包括：当当前状态为静止状态时，所述第二权重大于所述第一权重；以及当当前状态为运动状态时，所述第二权重小于所述第一权重。

通过设置静止状态时第二权重大于第一权重、运动状态时第二权重小于第一权重，即静止时第二姿态角速度的权重较大，运动时第二姿态角速度的权重较小，从而可以尽量降低静止时第一姿态角速度的误差和运动时第二姿态角速度的运动噪音，以获取较为准确的姿态角度信息。

在一实施例中，所述加权融合所述第一姿态角速度和所述第二姿态角速度，得到最终姿态角度包括：根据所述第二姿态角速度、上一周期的四元数和上一周期的姿态误差，计算得到当前姿态误差；其中所述四元数表征机体坐标系与地理坐标系之间的旋转关系；以及根据所述当前姿态误差和所述第一姿态角速度，得到所述最终姿态角度。

通过上一周期的四元数和上一周期的姿态误差、第二姿态角速度计算当前的姿态误差，并且根据当前的姿态误差和第一姿态角速度，得到最终姿态角度，即综合上一周期的四元数、上一周期的姿态误差和第二姿态角速度，计算得到最终姿态角度，以提高最终姿态角度的准确性，且利用四元数计算量小、无奇点且可以满足运动过程中姿态的实时解算要求的性能，可以降低计算难度且满足各种工况需求。

在一实施例中，所述根据所述第二姿态角速度和上一周期的四元数，计算得到当前姿态误差包括：将所述第二姿态角速度对应的坐标向量和所述上一周期的四元数转换得到的单位向量叉乘，得到叉乘向量；以及根据所述叉乘向量和上一周期的姿态误差，计算得到所述当前姿态误差。