[发明专利]姿态推定装置及方法、传感器模块、计测系统、移动体

说明书

本发明公开了姿态推定装置及方法、传感器模块、计测系统、移动体。姿态推定装置根据基于可动体的姿态变化的加速度信息和基于可动体的姿态变化的角速度信息来推定可动体的姿态，该姿态推定装置具备：存储部，存储加速度信息、角速度信息以及与可动体的运动相关联的多个姿态参数；参数控制部，从多个姿态参数中选择选择姿态参数；以及姿态运算部，使用加速度信息、角速度信息以及选择姿态参数来推定可动体的姿态。

技术领域

本发明涉及姿态推定装置、传感器模块、计测系统、移动体以及姿态推定方法。

背景技术

已知有如下装置、系统：通过在物体上装配惯性计测装置(IMU：InertialMeasurement Unit)并使用惯性计测装置的输出信号来计算物体的位置、姿态。由于在惯性计测装置的输出信号中存在有偏置误差，在姿态计算中也会产生误差，因此提出有使用卡尔曼滤波器来校正这些误差，推定物体的正确的姿态的方法。例如，在专利文献1中，记载有使用角速度传感器的输出来计算对象物的姿态变化量，使用姿态变化量和姿态参数来推定对象物的姿态的姿态推定装置。

专利文献1：日本特开2015-179002号公报

发明内容

然而，在专利文献1所记载的姿态推定装置中，由于推定对象物的姿态的姿态参数固定，因此存在有如下的问题：在对象物的运动较快的情况下、对象物的运动较慢的情况下，在相同的姿态参数下均难以高精度地进行姿态推定。

姿态推定装置根据基于可动体的姿态变化的加速度信息和基于所述可动体的所述姿态变化的角速度信息来推定所述可动体的姿态，所述姿态推定装置具备：存储部，存储所述加速度信息、所述角速度信息以及与所述可动体的运动相关联的多个姿态参数；参数控制部，从所述多个姿态参数中选择选择姿态参数；以及姿态运算部，使用所述加速度信息、所述角速度信息以及所述选择姿态参数来推定所述可动体的姿态。

传感器模块具备：上述所记载的姿态推定装置；惯性计测装置，具有检测加速度的加速度传感器、检测角速度的角速度传感器以及对从所述加速度传感器和所述角速度传感器输出的信号进行处理的信号处理部；以及通信部，输出由所述姿态推定装置推定出的所述可动体的姿态信息。

计测系统具备：上述所记载的传感器模块；以及主机设备，与所述传感器模块电连接。

移动体具备：上述所记载的传感器模块；以及控制装置，基于所述传感器模块推定出的所述可动体的姿态，进行所述可动体的姿态的控制。

姿态推定方法包括如下工序：在可动体装配参照用传感器模块；使所述可动体动作而获得参照用姿态输出；在所述可动体装配传感器模块和所述参照用传感器模块；将所述传感器模块的姿态推定所使用的选择姿态参数设定为第一参数；使所述可动体动作而获得第一姿态输出；将所述传感器模块的姿态推定所使用的选择姿态参数设定为第二参数；使所述可动体动作而获得第二姿态输出；以及将所述第一姿态输出和所述第二姿态输出与所述参照用姿态输出进行比较，选择成为接近所述参照用姿态输出的姿态输出的所述选择姿态参数。

姿态推定方法包括如下工序：在可动体装配传感器模块；将所述传感器模块的姿态推定所使用的选择姿态参数设定为第一参数；使所述可动体以已知的角度动作而获得第一姿态输出；将所述传感器模块的姿态推定所使用的选择姿态参数设定为第二参数；使所述可动体以所述已知的角度动作而获得第二姿态输出；以及将所述第一姿态输出和所述第二姿态输出与所述已知的角度进行比较，选择成为接近所述已知的角度的姿态输出的所述选择姿态参数。

附图说明

图1是表示具备第一实施方式所涉及的姿态推定装置的传感器模块的结构的框图。

图2是表示设定参数控制部的姿态参数的方法的流程图。

图3是表示传感器模块的姿态推定方法的流程图。

图4是表示具备第二实施方式所涉及的姿态推定装置的传感器模块的结构的框图。