WO2021195954A1 - 惯性测量系统的校准方法、惯性测量系统和可移动平台 - Google Patents
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- WO2021195954A1 WO2021195954A1 PCT/CN2020/082409 CN2020082409W WO2021195954A1 WO 2021195954 A1 WO2021195954 A1 WO 2021195954A1 CN 2020082409 W CN2020082409 W CN 2020082409W WO 2021195954 A1 WO2021195954 A1 WO 2021195954A1
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- G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices
Definitions
- the invention relates to the technical field of inertial measurement, in particular to a calibration method of an inertial measurement system, an inertial measurement system and a movable platform.
- IMU Inertial Measurement Unit
- the manufacturer will calibrate the IMU to eliminate bias and other errors, but after leaving the factory, the aging of the IMU will cause the error to change.
- Existing products usually do not pay attention to the accuracy of the auxiliary IMU, and there is no plan for active calibration of the auxiliary IMU. Users can only actively trigger the calibration to eliminate errors, which leads to frequent calibration of users and affects user experience. If the calibration is not triggered actively, it will cause the secondary IMU to fail to provide accurate information when the main IMU fails, causing the UAV to lose control or the navigation equipment to be abnormal.
- the first aspect of the embodiments of the present invention provides a calibration method of an inertial measurement system, which is applied to a movable platform.
- the inertial measurement system includes a primary inertial measurement unit and an auxiliary inertial measurement unit.
- the first measurement data and the second measurement data are used to determine a measurement error of the auxiliary inertial measurement unit, and the measurement error is used to calibrate the third measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit.
- a second aspect of the embodiments of the present invention provides an inertial measurement system, which is applied to a movable platform, and the inertial measurement system includes:
- the main inertial measurement unit is used to output the first measurement data
- Auxiliary inertial measurement unit for outputting second measurement data
- a processor configured to: enter a calibration mode; obtain the first measurement data and the second measurement data; use the first measurement data and the second measurement data to determine the measurement error of the auxiliary inertial measurement unit, The measurement error is used to calibrate the third measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit.
- a third aspect of the embodiments of the present invention provides a movable platform, including: a movable platform body, and the above-mentioned inertial measurement system, where the inertial measurement system is provided on the movable platform body.
- the fourth aspect of the embodiments of the present invention provides a computer storage medium on which a computer program is stored, characterized in that, when the computer program is executed by a processor, the steps of the above-mentioned inertial measurement system calibration method are implemented.
- the calibration method of the inertial measurement system, the inertial measurement system, the movable platform and the computer storage medium of the embodiment of the present invention can automatically use the output data of the main inertial measurement unit to calibrate the auxiliary inertial measurement unit, thereby ensuring the measurement accuracy of the auxiliary inertial measurement unit , And there is no need for the user to actively trigger the calibration, which improves the user experience and the reliability of the system.
- Fig. 1 shows a flowchart of a calibration method of an inertial measurement system according to an embodiment of the present invention
- Fig. 2 shows a more detailed flowchart of a calibration method of an inertial measurement system according to an embodiment of the present invention
- Fig. 3 shows a structural block diagram of an inertial measurement system according to an embodiment of the present invention
- Fig. 4 shows a structural block diagram of a movable platform according to an embodiment of the present invention.
- the solution of the embodiment of the present invention is applicable to an inertial measurement system adopting a redundant design of an inertial measurement unit.
- the inertial measurement system includes a main inertial measurement unit and at least one auxiliary inertial measurement unit.
- the output data of the main IMU is used as The main data source
- the auxiliary IMU is used as a backup switch or used in voting decisions.
- the inertial measurement system is mainly applied to movable platforms, such as including but not limited to drones, unmanned vehicles, pan-tilts, cameras, mobile robots, etc.
- the accuracy of the main inertial measurement unit is higher than that of the auxiliary inertial measurement unit, that is, the output data of the high-precision measurement unit is generally used as the standard, and the low-precision inertial measurement unit is added as a redundant design.
- the main inertial measurement unit and the auxiliary inertial measurement unit can also be set to the same accuracy.
- both high-precision inertial measurement units are used to ensure that the accuracy of the output data of the auxiliary inertial measurement unit is the same as that of the main inertial measurement unit. Unanimous.
- the main inertial measurement unit and the auxiliary inertial measurement unit respectively include an accelerometer and a gyroscope.
- the accelerometer detects the acceleration signal of the object in the carrier coordinate system
- the gyroscope detects the angular velocity signal of the carrier relative to the navigation coordinate system. After these signals are processed, the current attitude can be calculated.
- FIG. 1 shows a flowchart of a calibration method 100 of an inertial measurement system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the method 100 includes the following steps:
- step S110 enter the calibration mode
- step S120 obtain the first measurement data output by the main inertial measurement unit and the second measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit;
- step S130 the measurement error of the auxiliary inertial measurement unit is determined by using the first measurement data and the second measurement data, and the measurement error is used to calibrate the third measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit .
- the measurement error includes the zero offset error of the auxiliary inertial measurement unit.
- the first measurement data output by the main inertial measurement unit is used as the first true value, and the error between the second measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit and the first true value is calculated, and The error is stored in the memory as the measurement error of the auxiliary inertial measurement unit.
- the measurement error can be used to compensate the third measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit to ensure The accuracy of the third measurement data.
- the calibration method 100 does not require the user to actively perform calibration, and can achieve higher frequency calibration without the user's perception, ensuring that the error of the auxiliary inertial measurement unit can be eliminated online, and ensuring that the performance of the product is always guaranteed after leaving the factory. In the best state.
- step S110 it can be judged whether to enter the calibration mode in the stationary state after the movable platform is powered on. If the calibration mode is entered, step S120 and step S130 are executed after entering the motion state. Among them, the judgment of whether to enter the calibration mode can be made every time the movable platform is started, or the judgment can be made every predetermined time. In addition, the judgment can also be made when the user's calibration instruction is received. Need to enter the judgment of the calibration mode.
- the judgment of whether the auxiliary inertial measurement unit needs to be calibrated and whether the main inertial measurement unit is valid can be performed sequentially. For example, as shown in Figure 2, it is possible to first determine whether the auxiliary inertial measurement unit needs calibration. If the auxiliary inertial measurement unit does not need to be calibrated, it does not enter the calibration mode and ends the process directly; if the auxiliary inertial measurement unit needs to be calibrated, then it is determined Whether the main inertial measurement unit is valid, if the main inertial measurement unit is valid, it will enter the calibration mode, otherwise it will not enter the calibration mode and end the process.
- judging whether the auxiliary inertial measurement unit needs to be calibrated includes the following steps: in a stationary state, acquiring the fourth measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit, and judging the fourth measurement data and the second true value in the stationary state Whether the deviation between exceeds the first threshold. If the deviation between the fourth measurement data and the second true value exceeds the first threshold, it is considered that the auxiliary inertial measurement unit needs to be calibrated; if the deviation between the fourth measurement data and the second true value does not exceed the first threshold Threshold, it is considered that the auxiliary inertial measurement unit does not need to be calibrated, and the process can be ended directly at this time.
- judging whether the main inertial measurement unit is valid includes the following steps: in a static state, acquiring the fifth measurement data output by the main inertial measurement unit, and determining whether the fifth measurement data is between the second true value in the static state Whether the deviation of exceeds the second threshold. If the deviation between the fifth measurement data and the second true value does not exceed the second threshold, the main inertial measurement unit is considered valid; if the deviation between the fifth measurement data and the second true value exceeds the second threshold, the main inertial measurement unit is considered The inertial measurement unit is invalid, and the process can be ended directly at this time.
- the main inertial measurement unit may include a first accelerometer and a first gyroscope
- the auxiliary inertial measurement unit may include a second accelerometer and a second gyroscope
- the second true value includes the accelerometer in
- the third truth value in the stationary state and the fourth truth value of the gyroscope in the stationary state.
- it may be separately determined whether the second accelerometer and the second gyroscope need to be calibrated. If at least one of the second accelerometer and the second gyroscope needs to be calibrated, it is considered that the auxiliary inertial measurement unit needs to be calibrated.
- the first accelerometer and the first gyroscope can be judged separately. Unlike the auxiliary inertial measurement unit, the first accelerometer and the first gyroscope are both valid.
- the main inertial measurement unit is considered effective. Among them, the judgment of whether the second accelerometer and the second gyroscope need to be calibrated and the judgment of whether the first gyroscope and the first accelerometer are valid can be carried out in parallel or in any order.
- the order of the embodiment of the present invention is No restrictions.
- determining whether the auxiliary inertial measurement unit needs to be calibrated may specifically include the following steps:
- the static state obtain the fourth accelerometer measurement data output by the second accelerometer and the fourth gyroscope measurement data output by the second gyroscope; determine whether the fourth accelerometer measurement data is between the third true value in the static state Whether the deviation of exceeds the third threshold, and whether the deviation between the fourth gyroscope measurement data and the fourth true value in the static state exceeds the fourth threshold.
- the auxiliary inertial measurement unit Calibration is not required; on the contrary, if the deviation between the fourth accelerometer measurement data and the third true value exceeds the third threshold and the deviation between the fourth gyroscope measurement data and the fourth true value exceeds the fourth threshold, it is satisfied If at least one item is found, it is determined that the auxiliary inertial measurement unit needs to be calibrated.
- judging whether the main inertial measurement unit is valid can include the following steps:
- the static state obtain the fifth accelerometer measurement data output by the first accelerometer and the fifth gyroscope measurement data output by the first gyroscope; determine whether the fifth accelerometer measurement data is between the third true value in the static state Whether the deviation of exceeds the fifth threshold, and whether the deviation between the fifth gyroscope measurement data and the fourth true value in the static state exceeds the sixth threshold.
- the main inertial measurement unit Valid determines whether the main inertial measurement unit is invalid. If the deviation between the fifth accelerometer measurement data and the third true value does not exceed the fifth threshold, and the deviation between the fifth gyroscope measurement data and the fourth true value does not exceed the sixth threshold, then determine the main inertial measurement unit Valid; on the contrary, if the deviation between the fifth accelerometer measurement data and the third true value exceeds the fifth threshold and the deviation between the fifth gyroscope measurement data and the fourth true value exceeds the sixth threshold, at least one Item, it is judged that the main inertial measurement unit is invalid.
- a judgment method of separately judging whether the second accelerometer and the second gyroscope need to be calibrated and meet the calibration conditions can also be used.
- the calibration mode is entered: (1) Second The accelerometer needs to be calibrated and the first accelerometer is valid; (2) The second gyroscope needs to be calibrated and the first gyroscope is valid.
- the second accelerometer in a static state, obtain the fourth accelerometer measurement data output by the second accelerometer and the fourth gyroscope measurement data output by the second gyroscope, and obtain the fifth accelerometer measurement data output by the first accelerometer and The fifth gyroscope measurement data output by the first gyroscope. If the deviation between the fourth accelerometer measurement data and the third true value exceeds the third threshold, and the deviation between the fifth accelerometer measurement data and the third true value does not exceed the fifth threshold, it is considered that the second accelerometer needs Perform calibration and meet the calibration conditions.
- the second gyroscope is considered The instrument needs to be calibrated and meets the calibration conditions.
- the third true value used to verify the fourth accelerometer measurement data output by the second accelerometer and the fifth accelerometer measurement data output by the first accelerometer is the gravitational acceleration g
- the fourth true value for verifying the fourth gyroscope measurement data output by the second gyroscope and the fifth gyroscope measurement data output by the first gyroscope is 0.
- the measurement error stored in the memory still needs to be compensated for. Therefore, the actual need to pay attention is to use the measurement error compensation data stored in the memory and the true value.
- the measurement error stored in the memory may be the measurement error determined before the auxiliary inertial measurement unit leaves the factory, or the measurement error determined after the last calibration of the auxiliary inertial measurement unit.
- the third threshold is the data related to the measurement error of the second accelerometer
- the fourth threshold is the data related to the measurement error of the second gyroscope
- the fifth threshold is the data related to the measurement error of the first accelerometer
- the sixth threshold Is the data related to the measurement error of the first gyroscope.
- the third threshold, the fourth threshold, the fifth threshold and the sixth threshold may be variable, for example, by adding a certain value or multiplying by a certain ratio on the basis of the measurement error of the corresponding item determined in the previous calibration. Determine; or, the third threshold, the fourth threshold, the fifth threshold, and the sixth threshold may be fixed values, for example, a certain value is added to the measurement error of the corresponding item obtained by calibration at the factory.
- auxiliary inertial measurement unit it can also be determined in a static state whether the auxiliary inertial measurement unit needs to be calibrated. If the auxiliary inertial measurement unit needs to be calibrated, it will directly enter the calibration mode without the need for calibration. The validity of the main inertial measurement unit is judged; if the auxiliary inertial measurement unit does not need to be calibrated, it does not enter the calibration mode and ends the process.
- entering the calibration mode specifically includes: in a static state, acquiring the fourth measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit, and determining the difference between the fourth measurement data and the second true value in the static state. Whether the deviation exceeds the first threshold; if the deviation between the fourth measurement data and the second true value exceeds the first threshold, enter the calibration mode.
- the auxiliary inertial measurement unit includes a second accelerometer and a second gyroscope
- the second true value includes the third true value of the accelerometer in the stationary state and the fourth true value of the gyroscope in the stationary state.
- Enter The calibration mode includes: in the static state, obtaining the fourth accelerometer measurement data output by the second accelerometer and the fourth gyroscope measurement data output by the second gyroscope; judging the fourth accelerometer measurement data and the third measurement data in the static state Whether the deviation between the true values exceeds the third threshold, and whether the deviation between the fourth true value measured by the fourth gyroscope and the fourth true value in a static state exceeds the fourth threshold; If the deviation between the true value exceeds the third threshold and the deviation between the fourth gyroscope measurement data and the fourth true value exceeds the fourth threshold, if at least one item is satisfied, the calibration mode is entered directly, otherwise, if the fourth accelerometer If the deviation between the measurement data and the third true value does not exceed the third
- step S120 is executed to obtain the first measurement data output by the main inertial measurement unit and the second measurement output by the auxiliary inertial measurement unit data.
- the primary inertial measurement unit and the secondary inertial measurement unit can simultaneously output the first measurement data and the second measurement data at the same time, and obtain multiple sets of synchronized output first measurements within a period of time.
- the data and the second measurement data are used to calculate the measurement error of the auxiliary inertial measurement unit in step S130.
- step S130 multiple sets of synchronously collected first measurement data and the second measurement data may be fitted according to the least squares method to calculate the error between the two, and use the error as the auxiliary inertial measurement
- the measurement error of the unit is stored in the memory, refer to Figure 2.
- the memory may be various non-volatile memories, for example, may include flash memory (FLASH).
- FLASH flash memory
- the measurement error stored in the memory can be updated. Each time a calibration is performed, the measurement error obtained from the current calibration is used to replace the measurement error stored in the memory during the previous calibration.
- the third measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit needs to be used as the data source due to a failure of the main inertial measurement unit, etc.
- the last updated measurement error stored in the memory can be called to calibrate the third measurement data. Since the measurement error is calculated using the first measurement data output by the main inertial measurement unit as the true value, the third measurement data is calibrated by using the measurement error to ensure that the calibrated data is the same as the output data of the main inertial measurement unit Unanimous.
- the measurement error of the main inertial measurement unit stored in the memory is used to calibrate it. Therefore, in one embodiment, after using the measurement error determined in step S130 to compensate the third measurement data, the measurement error of the main inertial measurement unit may be called for further calibration to obtain the final measurement data.
- the measurement error of the main inertial measurement unit may be a measurement error obtained by calibration at the factory, or a measurement error obtained by manual calibration of the main inertial measurement unit.
- the main inertial measurement unit includes a first gyroscope and a first accelerometer
- the auxiliary inertial measurement unit includes a second gyroscope and a second accelerometer
- the first measurement data includes the first acceleration output by the first accelerometer.
- the second measurement data includes second accelerometer measurement data output by the second accelerometer and second gyroscope measurement data output by the second gyroscope.
- Using the first measurement data and the second measurement data to calibrate the third measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit specifically includes the following two independent parts: using the first accelerometer measurement data and the second accelerometer measurement data to calibrate the second accelerometer Calibration is performed on the measurement data of the second gyroscope, and the measurement data of the second gyroscope is calibrated using the measurement data of the first gyroscope and the measurement data of the second gyroscope. During each calibration, one of the output data of the second accelerometer and the output data of the second gyroscope can be calibrated, or both can be calibrated, as described below:
- entering the calibration mode may be due to detecting that the second gyroscope needs to be calibrated, that is, the calibration is triggered by the second gyroscope; or entering the calibration mode may be due to detecting that the second accelerometer needs to be calibrated, That is, the calibration is triggered by the second accelerometer; of course, entering the calibration mode may also be due to the detection that both the second accelerometer and the second gyroscope need to be calibrated, that is, the calibration is triggered by both.
- both the second gyroscope and the second accelerometer are calibrated, namely In step S120, obtain the first accelerometer measurement data output by the first accelerometer and the first gyroscope measurement data output by the first gyroscope, and obtain the second accelerometer measurement data and the second gyroscope output by the second accelerometer.
- the second gyroscope measurement data output by the instrument in step S130, the measurement error of the second accelerometer is determined using the first accelerometer measurement data and the second accelerometer measurement data, and the measurement data of the first gyroscope and the second gyroscope are used The measurement data of the instrument determines the measurement error of the second gyroscope.
- step S120 the first accelerometer measurement data output by the first accelerometer and the second acceleration output by the second accelerometer are acquired.
- Measure the data and in step S130, use the first accelerometer measurement data and the second accelerometer measurement data to determine the measurement error of the second accelerometer.
- step S120 the measurement data of the first gyroscope output by the first gyroscope and the second gyroscope output by the second gyroscope are acquired.
- the measurement data of the second gyroscope is determined, and in step S130, the measurement data of the first gyroscope and the measurement data of the second gyroscope are used to determine the measurement error of the second gyroscope. If the calibration is triggered jointly by the second accelerometer and the second gyroscope, both are calibrated, see above for details.
- the first accelerometer and the second accelerometer can be implemented as a single-axis accelerometer or as a multi-axis accelerometer.
- the error between the measurement data of the first accelerometer and the measurement data of the second accelerometer can be directly calculated as the measurement error of the second accelerometer; If the second accelerometer and the second accelerometer are multi-axis accelerometers, the error between the first acceleration measurement data and the second accelerometer measurement data on each coordinate axis is calculated separately as the measurement error of the second accelerometer on the coordinate axis.
- both the first accelerometer and the second accelerometer may be implemented as a three-axis accelerometer
- the first accelerometer measurement data output by the first accelerometer and the second accelerometer measurement data output by the second accelerometer respectively include Measurement data along the three coordinate axes of x, y, and z.
- the first accelerometer measurement data and the second accelerometer measurement data are used to determine the measurement error of the second accelerometer, it can be determined that the components of the second accelerometer measurement data on each coordinate axis and the first accelerometer measurement data are different from each other.
- the error between the components on the coordinate axis is used as the measurement error of the accelerometer on the coordinate axis of the second accelerometer, and the measurement error of the accelerometer on each coordinate axis is stored in the memory.
- the third accelerometer measurement data output by the second accelerometer needs to be used as the data source
- the measurement error of the accelerometer on each coordinate axis can be used to compensate the component of the third accelerometer measurement data on the corresponding coordinate axis. .
- first gyroscope and the second gyroscope can also be implemented as a single-axis gyroscope or a multi-axis gyroscope.
- the error between the output data of the first gyroscope and the output data of the second gyroscope can be directly calculated as the measurement error of the second gyroscope.
- the error between the measurement data of the first gyroscope and the measurement data of the second gyroscope on each coordinate axis is calculated as the error on the coordinate axis.
- the measurement error of the second gyroscope is calculated as the error on the coordinate axis.
- both the first gyroscope and the second gyroscope may be implemented as three-axis gyroscopes, and the first gyroscope measurement data output by the first gyroscope and the second gyroscope measurement data output by the second gyroscope respectively include Measurement data along the three coordinate axes of x, y, and z.
- the measurement data of the first gyroscope and the measurement data of the second gyroscope to determine the measurement error of the second gyroscope, it can be determined that the components of the measurement data of the second gyroscope on each coordinate axis and the measurement data of the first gyroscope are different from each other.
- the error between the components on the coordinate axis is used as the measurement error of the second gyroscope on the coordinate axis, and the measurement error of the second gyroscope on each coordinate axis is stored in the memory. Later, when it is necessary to use the measurement data of the third gyroscope output by the second gyroscope as the data source, the measurement error of the second gyroscope on each coordinate axis can be used to compare the component of the measurement data of the third gyroscope on the corresponding coordinate axis. Make compensation.
- the above exemplarily describes the flow of the exemplary steps included in the calibration method of the inertial measurement system according to the embodiment of the present invention.
- the calibration method of the inertial measurement system of the embodiment of the present invention can automatically use the output data of the main inertial measurement unit to calibrate the auxiliary inertial measurement unit, which ensures the measurement accuracy of the auxiliary inertial measurement unit, and does not require the user to actively trigger the calibration, which improves the user experience And the reliability of the system.
- FIG. 3 is a schematic block diagram of an inertial measurement system 300 according to an embodiment of the present invention.
- the inertial measurement system 300 includes: a processor 310, a main inertial measurement unit 320, and an auxiliary inertial measurement unit 330.
- the following describes only the main functions of the inertial measurement system 300, and some details already described above are omitted. .
- the main inertial measurement unit 320 is used to output the first measurement data. Further, the main inertial measurement unit 320 includes a first accelerometer and a first gyroscope, and the first measurement data includes first accelerometer measurement data output by the first accelerometer and first gyroscope measurement data output by the first gyroscope.
- the auxiliary inertial measurement unit 330 is used to output the second measurement data. Further, the auxiliary inertial measurement unit 330 includes a second accelerometer and a second gyroscope, and the second measurement data includes the second accelerometer measurement data output by the second accelerometer and the second gyroscope measurement data output by the second gyroscope. As an example, the measurement accuracy of the main inertial measurement unit 320 is higher than the measurement accuracy of the auxiliary inertial measurement unit 330.
- the first measurement data and the second measurement data are measurement data in a motion state.
- the processor 310 may have any form of processing unit with data processing capability and/or instruction execution capability.
- the processor 310 may include a Microcontroller Unit (MCU), which appropriately reduces the frequency and specifications of the central processing unit, and converts memory, counters, USB, A/D conversion, UART, PLC, and DMA. Peripheral interfaces and LCD drive circuits are integrated on a single chip to form a chip-level processor for different combinations of control for different applications.
- the MCU can also control the stable operation of the movable platform (such as a drone) through algorithms according to the user's operating instructions and the output data of the main inertial measurement unit 320 or the auxiliary inertial measurement unit 330 .
- the processor 310 is configured to perform the following steps: enter the calibration mode; obtain the first measurement data and the second measurement data; use the first measurement data and the second measurement data to determine the auxiliary inertia The measurement error of the measurement unit, where the measurement error is used to calibrate the third measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit.
- using the first measurement data and the second measurement data to determine the measurement error of the auxiliary inertial measurement unit includes: using the first measurement data as the first true value to determine the second measurement data The error from the first true value is used as the measurement error of the auxiliary inertial measurement unit.
- obtaining the first measurement data output by the main inertial measurement unit and the second measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit includes: obtaining multiple sets of the first measurement data and the second measurement data output simultaneously.
- the determining the error between the second measurement data and the first measurement data includes: fitting a plurality of sets of the first measurement data and the second measurement data according to a least square method to calculate the error.
- the inertial measurement system 300 further includes a memory, and the processor 310 is further configured to store the error in the memory.
- the error is updatable.
- the entering the calibration mode includes: in a static state, acquiring the fourth measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit, and determining whether the fourth measurement data is different from the second true value in the static state. Whether the deviation between the data and the second true value exceeds the first threshold; if the deviation between the fourth measurement data and the second true value exceeds the first threshold, enter the calibration mode.
- the entering the calibration mode includes: in a stationary state, acquiring the fourth measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit and the fifth measurement data output by the main inertial measurement unit; judging the first 4. Whether the deviation between the measurement data and the second true value in the static state exceeds the first threshold, and determine whether the deviation between the fifth measurement data and the second true value does not exceed the second threshold; If the deviation between the fourth measurement data and the second true value exceeds the first threshold, and the deviation between the fifth measurement data and the second true value does not exceed the second threshold, then Enter the calibration mode.
- the main inertial measurement unit 320 includes a first accelerometer and a first gyroscope
- the first measurement data output by the main inertial measurement unit 320 includes the first accelerometer measurement data output by the first accelerometer and the first gyroscope.
- the auxiliary inertial measurement unit 330 includes a second accelerometer and a second gyroscope.
- the second measurement data output by the auxiliary inertial measurement unit 330 includes the second accelerometer measurement data output by the second accelerometer and the second gyroscope output by the second gyroscope.
- Instrument measurement data said using the first measurement data and the second measurement data to determine the measurement error of the auxiliary inertial measurement unit includes: using the first accelerometer measurement data and the second accelerometer measurement The data determines the measurement error of the second accelerometer, the measurement error of the second accelerometer is used to calibrate the third accelerometer measurement data output by the second accelerometer, and/or, using the first accelerometer
- the gyroscope measurement data and the second gyroscope measurement data determine the measurement error of the second gyroscope, and the measurement error of the second gyroscope is used for the third gyroscope measurement data output by the second gyroscope Perform calibration.
- the determining the measurement error of the second accelerometer by using the first accelerometer measurement data and the second accelerometer measurement data includes: each time the calibration mode is entered, using the The first accelerometer measurement data and the second accelerometer measurement data determine the measurement error of the second accelerometer; or, if it is determined that the second accelerometer triggers to enter the calibration mode, use the first accelerometer Accelerometer measurement data and the second accelerometer measurement data determine the measurement error of the second accelerometer.
- the determining the measurement error of the second gyroscope by using the measurement data of the first gyroscope and the measurement data of the second gyroscope includes: each time the calibration mode is entered, using all the measurement data of the second gyroscope.
- the first gyroscope measurement data and the second gyroscope measurement data determine the measurement error of the second gyroscope; or, if it is determined that the second gyroscope triggers to enter the calibration mode, use the first
- the gyroscope measurement data and the second gyroscope measurement data determine the measurement error of the second gyroscope.
- the first gyroscope measurement data and the second gyroscope measurement data respectively include measurement data along three coordinate axes, and the first gyroscope measurement data and the second gyroscope measurement data are used
- the gyroscope measurement data determining the measurement error of the second gyroscope includes: determining the error between the second gyroscope measurement data on each coordinate axis and the first gyroscope measurement data on the corresponding coordinate axis. As the measurement error of the second gyroscope on the coordinate axis.
- the first accelerometer measurement data and the second accelerometer measurement data respectively include measurement data along three coordinate axes
- the first accelerometer measurement data and the second accelerometer measurement data are used to Determining the measurement error of the second accelerometer from the accelerometer measurement data includes: determining the error between the second accelerometer measurement data on each coordinate axis and the first accelerometer measurement data on the corresponding coordinate axis. As the measurement error of the second accelerometer on the coordinate axis.
- the entering the calibration mode includes: in a stationary state, acquiring the fourth accelerometer measurement data output by the second accelerometer and the fourth gyroscope measurement data output by the second gyroscope; determining; Whether the deviation between the fourth accelerometer measurement data and the third true value in the static state exceeds a third threshold, and determine the deviation between the fourth gyroscope measurement data and the fourth true value in the static state Whether the fourth threshold is exceeded; if the deviation between the fourth accelerometer measurement data and the third true value exceeds the third threshold, and/or the fourth gyroscope measurement data is greater than the fourth true value If the deviation between the values exceeds the fourth threshold, the calibration mode is entered.
- the entering the calibration mode includes: in a stationary state, acquiring fourth accelerometer measurement data output by the second accelerometer and fourth gyroscope measurement data output by the second gyroscope, And obtain the fifth accelerometer measurement data output by the first accelerometer and the fifth gyroscope measurement data output by the first gyroscope; determine the fourth accelerometer measurement data and the third true value in a static state Determine whether the deviation between the measurement data of the fourth gyroscope and the fourth true value in the static state exceeds the fourth threshold; determine whether the measurement data of the fifth accelerometer is consistent with the Whether the deviation between the third true value does not exceed the fifth threshold, and determine whether the deviation between the fifth gyroscope measurement data and the fourth true value does not exceed the sixth threshold; if the fourth acceleration The deviation between the meter measurement data and the third true value exceeds the third threshold and the deviation between the fifth accelerometer measurement data and the third true value does not exceed the fifth threshold, and/ Or the deviation between the fourth gyroscope measurement data
- the embodiment of the present invention also provides a movable platform 400
- the movable platform 400 includes a movable platform body 410 and an inertial measurement system 420
- the inertial measurement system 420 is arranged on the movable platform body 410.
- the movable platform 400 includes any movable device that needs to be equipped with an inertial measurement system, for example, it may include at least one of an unmanned aerial vehicle, an unmanned vehicle, a pan/tilt, a camera, and an unmanned robot.
- the movable platform body 410 is the body of the drone.
- the movable platform body 410 is the body of the unmanned vehicle.
- the movable platform body 410 is a pan-tilt body.
- the inertial measurement system 420 includes the inertial measurement system described in any of the above embodiments. For the specific details, refer to the above, and will not be repeated here.
- the embodiment of the present invention also provides a computer storage medium on which a computer program is stored.
- the computer program is executed by a processor, the steps of the aforementioned calibration method 100 can be implemented.
- the computer storage medium is a computer-readable storage medium.
- the computer storage medium may include, for example, a memory card of a smart phone, a storage component of a tablet computer, a hard disk of a personal computer, a read-only memory (ROM), an erasable programmable read-only memory (EPROM), a portable compact disk read-only memory ( CD-ROM), USB memory, or any combination of the above storage media.
- the computer-readable storage medium may be any combination of one or more computer-readable storage media.
- the calibration method of the inertial measurement system, the inertial measurement system, the movable platform and the computer storage medium of the embodiment of the present invention can automatically use the output data of the main inertial measurement unit to calibrate the auxiliary inertial measurement unit, ensuring the auxiliary inertia
- the measurement accuracy of the measurement unit does not require the user to actively trigger the calibration, which improves the user experience and the reliability of the system.
- the disclosed system, device, and method can be implemented in other ways.
- the device embodiments described above are only illustrative.
- the division of the units is only a logical function division, and there may be other divisions in actual implementation, for example, multiple units or components may be combined or It can be integrated into another system, or some features can be ignored or not implemented.
- the displayed or discussed mutual coupling or direct coupling or communication connection may be indirect coupling or communication connection through some interfaces, devices or units, and may be in electrical, mechanical or other forms.
- the units described as separate components may or may not be physically separated, and the components displayed as units may or may not be physical units, that is, they may be located in one place, or they may be distributed on multiple network units. Some or all of the units may be selected according to actual needs to achieve the objectives of the solutions of the embodiments.
- the functional units in the various embodiments of the present invention may be integrated into one processing unit, or each unit may exist alone physically, or two or more units may be integrated into one unit.
- the function is implemented in the form of a software functional unit and sold or used as an independent product, it can be stored in a computer readable storage medium.
- the technical solution of the present invention essentially or the part that contributes to the prior art or the part of the technical solution can be embodied in the form of a software product, and the computer software product is stored in a storage medium, including Several instructions are used to make a computer device (which may be a personal computer, a server, or a network device, etc.) execute all or part of the steps of the methods described in the various embodiments of the present invention.
- the aforementioned storage media include: U disk, mobile hard disk, read-only memory (Read-Only Memory, ROM), random access memory (Random Access Memory, RAM), magnetic disk or optical disk and other media that can store program code .
- the disclosed device and method may be implemented in other ways.
- the device embodiments described above are only illustrative.
- the division of the units is only a logical function division, and there may be other divisions in actual implementation, for example, multiple units or components may be combined or It can be integrated into another device, or some features can be ignored or not implemented.
- the various component embodiments of the present invention may be implemented by hardware, or by software modules running on one or more processors, or by a combination of them.
- a microprocessor or a digital signal processor (DSP) may be used in practice to implement some or all of the functions of some modules according to the embodiments of the present invention.
- DSP digital signal processor
- the present invention can also be implemented as a device program (for example, a computer program and a computer program product) for executing part or all of the methods described herein.
- Such a program for realizing the present invention may be stored on a computer-readable medium, or may have the form of one or more signals.
- Such a signal can be downloaded from an Internet website, or provided on a carrier signal, or provided in any other form.
Landscapes
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Abstract
一种惯性测量系统(420)的校准方法、惯性测量系统(420)和可移动平台(410)，惯性测量系统(420)包括主惯性测量单元(320)和辅惯性测量单元(330)，方法包括：进入校准模式(S110)；获取主惯性测量单元(320)输出的第一测量数据和辅惯性测量单元(330)输出的第二测量数据(S120)；利用第一测量数据和第二测量数据确定辅惯性测量单元(330)的测量误差，测量误差用于对辅惯性测量单元(330)输出的第三测量数据进行校准(S130)。能够自动采用主惯性测量单元(320)的输出数据对辅惯性测量单元(330)进行校准，无需用户主动触发校准，提高了用户体验，保证了系统的可靠性。
Description
本发明涉及惯性测量技术领域，具体而言涉及一种惯性测量系统的校准方法、惯性测量系统和可移动平台。
惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，简称IMU)是一种可以测量运动载体加速度与角速度的传感器，是无人机、自动驾驶汽车等设备导航系统中的关键组成部分，其工作性能对于组合导航系统的精度有着较为重要的影响。IMU如果出现异常，将会导致飞行器侧翻坠落等严重后果，而在惯性测量系统中加入冗余的IMU能够提高可靠性，在主IMU出现异常时，系统立即切换到辅IMU，保证飞行安全。
由于IMU制造工艺上的精度局限和误差，会导致IMU的输出值与真实值之间存在误差，其中零偏(bias)是对其精度影响较大的误差。在无人机和组合导航设备出厂前，厂商会对IMU进行校准，消除bias等误差，但是出厂之后，IMU老化等因素会带来误差的变化。现有产品通常不关注辅IMU的准确性，也没有对辅IMU进行主动校准的方案，用户只能通过主动触发校准来消除误差，这就导致用户需要频繁校准，影响用户体验。而如果不主动触发校准，又会导致在主IMU失效时，辅IMU无法提供准确的信息，造成无人机失控或导航设备的异常。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
针对现有技术的不足，本发明实施例第一方面提供了一种惯性测量系统的校准方法，应用于可移动平台，所述惯性测量系统包括主惯性测量单元和辅惯性测量单元，所述方法包括：
进入校准模式；
获取所述主惯性测量单元输出的第一测量数据和所述辅惯性测量单元输出的第二测量数据；
利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，所述测量误差用于对所述辅惯性测量单元输出的第三测量数据进行校准。
本发明实施例第二方面提供了一种惯性测量系统，应用于可移动平台，所述惯性测量系统包括：
主惯性测量单元，用于输出第一测量数据；
辅惯性测量单元，用于输出第二测量数据；
处理器，用于：进入校准模式；获取所述第一测量数据和所述第二测量数据；利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，所述测量误差用于对所述辅惯性测量单元输出的第三测量数据进行校准。
本发明实施例第三方面提供了一种可移动平台，包括：可移动平台本体，以及上述惯性测量系统，所述惯性测量系统设置于所述可移动平台本体上。
本发明实施例第四方面提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述惯性测量系统的校准方法的步骤。
本发明实施例的惯性测量系统的校准方法、惯性测量系统、可移动平台和计算机存储介质能够自动采用主惯性测量单元的输出数据对辅惯性测量单元进行校准，保证了辅惯性测量单元的测量精度，且无需用户主动触发校准，提高了用户体验和系统的可靠性。
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1示出了根据本发明一实施例的惯性测量系统的校准方法的流程图；
图2示出了根据本发明一实施例的惯性测量系统的校准方法的较详细的流程图；
图3示出了根据本发明一实施例的惯性测量系统的结构框图；
图4示出了根据本发明一实施例的可移动平台的结构框图。
为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详 细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
本发明实施例的方案适用于采用惯性测量单元冗余设计的惯性测量系统，所述惯性测量系统包括主惯性测量单元和至少一个辅惯性测量单元，在一般情况下，采用主IMU的输出数据作为主要数据源，辅IMU作为备份切换或者在投票决策中使用。该惯性测量系统主要应用于可移动平台，如包括但不限于无人机、无人车、云台、相机、移动机器人等。
在一个较佳的实施例中，主惯性测量单元的精度高于辅惯性测量单元的精度，即一般情况下采用高精度测量单元的输出数据为准，同时增加低精度惯性测量单元作为冗余设计，相对于采用单高精度惯性测量单元的设计，提高了产品的可靠性，相对于采用多个高精度惯性测量单元的设计，又节约了成本。然而，在其他实施例中，主惯性测量单元和辅惯性测量单元也可以设置为相同的精度，例如均采用高精度惯性测量单元，以保证辅惯性测量单元的输出数据的精度与主惯性测量单元一致。
作为示例，主惯性测量单元和辅惯性测量单元分别包括加速度计和陀螺仪，加速度计检测物体在载体坐标系统中的加速度信号，而陀螺仪检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，处理器对这些信号进行处理之后，便可解算出当前的姿态。
下面结合附图，对本申请的惯性测量系统的校准方法、惯性测量系统、可移动平台和计算机可读存储介质进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
首先，参照图1和图2，对本发明实施例提供的惯性测量系统的校准方法进行描述。图1示出了根据本发明的一个实施例的惯性测量系统的校准方法100的流程图。如图1所示，方法100包括如下步骤：
在步骤S110，进入校准模式；
在步骤S120，获取所述主惯性测量单元输出的第一测量数据和所述辅惯性测量单元输出的第二测量数据；
在步骤S130，利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，所述测量误差用于对所述辅惯性测 量单元输出的第三测量数据进行校准。该测量误差包括辅惯性测量单元的零偏误差。
在惯性测量系统的校准方法100中，将主惯性测量单元输出的第一测量数据作为第一真值，计算辅惯性测量单元输出的第二测量数据与该第一真值之间的误差，并将该误差作为辅惯性测量单元的测量误差存储在内存中。后续当由于主惯性测量单元发生故障或其他原因，需要使用辅惯性测量单元输出的第三测量数据作为数据源时，可以使用该测量误差对辅惯性测量单元输出的第三测量数据进行补偿，保证第三测量数据的准确性。根据本发明实施例的校准方法100无需用户主动进行校准，可以在用户无感知的状态下实现较高频次的校准，保证辅惯性测量单元的误差能够被在线消除，保证产品出厂后性能一直保证在最优状态。
具体地，在步骤S110中，可以在可移动平台上电启动后的静止状态下判断是否进入校准模式，若进入校准模式，则在进入运动状态后执行步骤S120和步骤S130。其中，可以在每次启动可移动平台时均进行对是否进入校准模式的判断，也可以每隔预定时间进行一次所述判断，除此之外，在接收到用户的校准指令时也可以进行是否需要进入校准模式的判断。
针对是否进入校准模式的判断，参照图2，作为一种实现方式，可以在静止状态下判断辅惯性测量单元是否需要校准，并判断主惯性测量单元是否有效，若辅惯性测量单元需要校准，且主惯性测量单元有效，则进入校准模式；若辅惯性测量单元不需要校准，或者主惯性测量单元无效，则停止校准并结束进程。
其中，对辅惯性测量单元是否需要校准和主惯性测量单元是否有效的判断可以依次进行。例如，可以如图2所示的，首先判断辅惯性测量单元是否需要校准，若辅惯性测量单元不需要校准，则不进入校准模式并直接结束进程；若辅惯性测量单元需要校准，则继而判断主惯性测量单元是否有效，若主惯性测量单元有效，则进入校准模式，反之不进入校准模式并结束进程。
同理，也可以先判断主惯性测量单元是否有效，在主惯性测量单元有效的前提下，再判断辅惯性测量单元是否需要校准，若辅惯性测 量单元需要校准则进入校准模式，反之不进入校准模式并结束进程。在其他示例中，对辅惯性测量单元是否需要校准和主惯性测量单元是否有效的判断也可以并行进行，本发明实施例对二者的顺序不做限定。
具体地，判断辅惯性测量单元是否需要进行校准包括以下步骤：在静止状态下，获取辅惯性测量单元输出的第四测量数据，并判断所述第四测量数据与静止状态下的第二真值之间的偏差是否超过第一阈值。若第四测量数据与所述第二真值之间的偏差超过所述第一阈值，则认为辅惯性测量单元需要校准；若第四测量数据与第二真值之间的偏差不超过第一阈值，则认为辅惯性测量单元不需要进行校准，此时可以直接结束进程。
类似地，判断主惯性测量单元是否有效包括以下步骤：在静止状态下，获取主惯性测量单元输出的第五测量数据，并判断所述第五测量数据与静止状态下的第二真值之间的偏差是否超过第二阈值。若第五测量数据与第二真值之间的偏差不超过第二阈值，则认为主惯性测量单元有效；若第五测量数据与第二真值之间的偏差超过第二阈值，则认为主惯性测量单元无效，此时可以直接结束进程。
如上所述，所述主惯性测量单元可以包括第一加速度计和第一陀螺仪，所述辅惯性测量单元可以包括第二加速度计和第二陀螺仪，所述第二真值包括加速度计在静止状态下的第三真值和陀螺仪在静止状态下的第四真值两项。则在一个实施例中，在判断辅惯性测量单元是否需要进行校准时，可以分别判断第二加速度计和第二陀螺仪是否需要进行校准。若第二加速度计和第二陀螺仪中至少一个需要进行校准，则认为辅惯性测量单元需要进行校准。在判断主惯性测量单元是否有效时，可以分别判断第一加速度计和第一陀螺仪是否有效，与辅惯性测量单元不同的是，当第一加速度计和第一陀螺仪均有效时，方可认为主惯性测量单元有效。其中，对第二加速度计和第二陀螺仪是否需要进行校准的判断和对第一陀螺仪和第一加速度计是否有效的判断可以并行进行，也可以依任意次序进行，本发明实施例其顺序不做限制。
在上文所示的实施例中，判断辅惯性测量单元是否需要进行校准 具体可以包括以下步骤：
在静止状态下，获取第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据；判断第四加速度计测量数据与静止状态下的第三真值之间的偏差是否超过第三阈值，以及判断第四陀螺仪测量数据与静止状态下的第四真值之间的偏差是否超过第四阈值。若第四加速度计测量数据与第三真值之间的偏差不超过第三阈值、且第四陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差不超过第四阈值，则判断辅惯性测量单元不需要进行校准；反之，若在第四加速度计测量数据与第三真值之间的偏差超过第三阈值和第四陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差超过第四阈值中满足了至少一项，则判断辅惯性测量单元需要进行校准。
类似地，判断主惯性测量单元是否有效可以包括以下步骤：
在静止状态下，获取第一加速度计输出的第五加速度计测量数据和第一陀螺仪输出的第五陀螺仪测量数据；判断第五加速度计测量数据与静止状态下的第三真值之间的偏差是否超过第五阈值，以及判断第五陀螺仪测量数据与静止状态下的第四真值之间的偏差是否超过第六阈值。若第五加速度计测量数据与第三真值之间的偏差不超过第五阈值、且第五陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差不超过第六阈值，则判断主惯性测量单元有效；反之，若在第五加速度计测量数据与第三真值之间的偏差超过第五阈值和第五陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差超过第六阈值中满足了至少一项，则判断主惯性测量单元无效。
在另一个实施例中，也可以采用分别判断第二加速度计和第二陀螺仪是否需要进行校准且满足校准条件的判断方式，当以下条件满足至少一个时，进入校准模式：(1)第二加速度计需要进行校准、且第一加速度计有效；(2)第二陀螺仪需要校准、且第一陀螺仪有效。
具体地，在静止状态下，获取第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据，并获取第一加速度计输出的第五加速度计测量数据和第一陀螺仪输出的第五陀螺仪测量数据。若第四加速度计测量数据与第三真值之间的偏差超过第三阈值、且第五加速度计测量数据与第三真值之间的偏差不超过第五阈 值，则认为第二加速度计需要进行校准且满足校准条件。若第四陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差超过第四阈值、且第五陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差不超过所述第六阈值，则认为第二陀螺仪需要进行校准且满足校准条件。
在上文中，在静止状态下，用于对第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和第一加速度计输出的第五加速度计测量数据进行验证的第三真值为重力加速度g，用于对第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据和第一陀螺仪输出的第五陀螺仪测量数据进行验证的第四真值为0。由于在实际使用时，在加速度计和陀螺仪输出测量数据以后，还需使用内存中存储的测量误差对其进行补偿，因而实际需要关注的是使用内存中存储的测量误差补偿后的数据与真值之间的偏差，而根据校准次数，该内存中存储的测量误差可能是辅惯性测量单元出厂前确定的测量误差，也有可能是辅惯性测量单元上一次校准后确定的测量误差。
可以理解，若在加速度计和陀螺仪输出测量数据以后，直接利用该输出的测量数据与真值进行比较，则由于加速度计和陀螺仪在出厂之前即存在误差而需要对测量数据进行补偿，第三阈值为与第二加速度计的测量误差相关的数据，第四阈值为与第二陀螺仪的测量误差相关的数据，第五阈值为与第一加速度计的测量误差相关的数据，第六阈值为与第一陀螺仪的测量误差相关的数据。
其中，第三阈值、第四阈值、第五阈值和第六阈值可以是可变的，例如，通过在前一次校准时确定的相应项的测量误差的基础上增加一定数值或乘以一定比值来确定；或者，第三阈值、第四阈值、第五阈值和第六阈值可以是固定值，例如在出厂时校准所得的相应项的测量误差的基础上增加一定数值而确定。
除了图2所示的实现方式以外，在另外一种实现方式中，还可以在静止状态下判断辅惯性测量单元是否需要校准，若辅惯性测量单元需要校准，则直接进入校准模式，而无需对主惯性测量单元的有效性进行判断；若辅惯性测量单元不需要校准，则不进入校准模式，并结束进程。
在这种实现方式中，进入校准模式具体包括：在静止状态下，获 取辅惯性测量单元输出的第四测量数据，并判断所述第四测量数据与静止状态下的第二真值之间的偏差是否超过第一阈值；若第四测量数据与所述第二真值之间的偏差超过所述第一阈值，则进入校准模式。
进一步地，辅惯性测量单元包括第二加速度计和第二陀螺仪，第二真值包括加速度计在静止状态下的第三真值和陀螺仪在静止状态下的第四真值两项，进入校准模式包括：在静止状态下，获取第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据；判断第四加速度计测量数据与静止状态下的第三真值之间的偏差是否超过第三阈值，以及判断第四陀螺仪测量数据与静止状态下的第四真值之间的偏差是否超过第四阈值；若在第四加速度计测量数据与第三真值之间的偏差超过第三阈值和第四陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差超过第四阈值种满足了至少一项，则直接进入校准模式，反之，若第四加速度计测量数据与第三真值之间的偏差不超过第三阈值、且第四陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差不超过第四阈值，则不进入校准模式，并结束进程。关于判断辅惯性测量单元是否需要校准的进一步的细节可以参照上文的相关描述，在此不做赘述。
在静止状态下进入校准模式后，可以暂时不执行校准动作，直到惯性测量系统进入运动状态以后，执行步骤S120，获取主惯性测量单元输出的第一测量数据和辅惯性测量单元输出的第二测量数据。进一步地，为了保证校准的准确性，可以在同一时刻由主惯性测量单元和辅惯性测量单元同步输出第一测量数据和第二测量数据，并在一段时间内获取多组同步输出的第一测量数据和第二测量数据，以用于在步骤S130中计算辅惯性测量单元的测量误差。
具体地，在步骤S130中，可以按照最小二乘法拟合多组同步采集的第一测量数据和所述第二测量数据，以计算出二者之间的误差，并将该误差作为辅惯性测量单元的测量误差存储于内存中，参照图2。该内存可以是各种非易失性的内存，例如可以包括闪存(FLASH)。内存中存储的测量误差是可更新的，每进行一次校准，即使用当前校准所得的测量误差替换上一次校准时存储在内存中的测量误差。后续当由于主惯性测量单元发生故障等原因，需要使用辅惯性测量单元输 出的第三测量数据作为数据源时，可以调用存储于内存中的最近一次更新的测量误差对第三测量数据进行校准，由于该测量误差是以主惯性测量单元输出的第一测量数据作为真值而计算得到的，使用该测量误差对第三测量数据进行校准，可以保证校准后的数据与主惯性测量单元的输出数据一致。
进一步地，由于主惯性测量单元输出的第一测量数据与运动状态下的实际的真值之间也可能存在测量误差，当使用主惯性测量单元输出的第一测量数据作为数据源时，还可以采用内存中存储的主惯性测量单元的测量误差对其进行校准。因而在一个实施例中，在使用步骤S130中确定的测量误差对第三测量数据进行补偿以后，还可以调用主惯性测量单元的测量误差进行更进一步的校准，以获得最终的测量数据。其中，所述主惯性测量单元的测量误差可以是出厂时校准所得的测量误差，也可以是对主惯性测量单元进行手动校准所得的测量误差。
如上所述，主惯性测量单元包括第一陀螺仪和第一加速度计，辅惯性测量单元包括第二陀螺仪和第二加速度计，所述第一测量数据包括第一加速度计输出的第一加速度计测量数据和第一陀螺仪输出的第一陀螺仪测量数据，所述第二测量数据包括第二加速度计输出的第二加速度计测量数据和第二陀螺仪输出的第二陀螺仪测量数据。利用第一测量数据和第二测量数据对辅惯性测量单元输出的第三测量数据进行校准具体包括以下独立的两部分：利用第一加速度计测量数据和第二加速度计测量数据对第二加速度计的测量数据进行校准，以及利用第一陀螺仪测量数据和第二陀螺仪测量数据对第二陀螺仪的测量数据进行校准。每次校准时，可以对第二加速度计的输出数据和第二陀螺仪的输出数据中的一项进行校准，也可以对两项均进行校准，具体如下所述：
在步骤S110中，进入校准模式可能是由于检测到第二陀螺仪需要进行校准，即校准是由第二陀螺仪触发的；或者，进入校准模式可能是由于检测到第二加速度计需要进行校准，即校准是由第二加速度计触发的；当然，进入校准模式也有可能是由于检测到第二加速度计和第二陀螺仪均需要校准，即校准是由二者共同触发的。
则在一个实施例中，进入校准模式以后，无论校准是由第二陀螺仪、第二加速度计还是由二者共同触发的，均对第二陀螺仪和第二加速度计二者进行校准，即在步骤S120中，获取第一加速度计输出的第一加速度计测量数据和第一陀螺仪输出的第一陀螺仪测量数据，并获取第二加速度计输出的第二加速度计测量数据和第二陀螺仪输出的第二陀螺仪测量数据；在步骤S130中，利用第一加速度计测量数据和第二加速度计测量数据确定第二加速度计的测量误差，并利用第一陀螺仪测量数据和第二陀螺仪测量数据确定第二陀螺仪的测量误差。
而在另一个实施例中，在进入校准模式以后，还需判断第二加速度计和第二陀螺仪中哪一项触发了校准。若校准是由第二加速度计触发的，则只对第二加速度计进行校准，即在步骤S120中，获取第一加速度计输出的第一加速度计测量数据和第二加速度计输出的第二加速度计测量数据，并在步骤S130中，利用第一加速度计测量数据和第二加速度计测量数据确定第二加速度计的测量误差。若校准是由第二陀螺仪触发的，则只对第二陀螺仪进行校准，即在步骤S120中，获取第一陀螺仪输出的第一陀螺仪测量数据和第二陀螺仪输出的第二陀螺仪测量数据，并在步骤S130中，利用第一陀螺仪测量数据和第二陀螺仪测量数据确定第二陀螺仪的测量误差。若校准是由第二加速度计和第二陀螺仪共同触发的，则对二者均进行校准，具体参见上文。
第一加速度计和第二加速度计可以实现为单轴加速度计，也可以实现为多轴加速度计。当第一加速度计和第二加速度计为单轴加速度计时，可以直接计算第一加速度计测量数据与第二加速度计测量数据之间的误差作为第二加速度计的测量误差；当第一加速度计和第二加速度计为多轴加速度计时，则分别计算每个坐标轴上第一加速度测量数据与第二加速度计测量数据之间的误差，作为该坐标轴上的第二加速度计的测量误差。在一个示例中，第一加速度计和第二加速度计均可以实现为三轴加速度计，第一加速度计输出的第一加速度计测量数据和第二加速度计输出的第二加速度计测量数据分别包括沿x、y、z三个坐标轴的测量数据。在利用第一加速度计测量数据和第二加速度 计测量数据确定第二加速度计的测量误差时，可以分别确定第二加速度计测量数据在每个坐标轴上的分量与第一加速度计测量数据在该坐标轴上的分量之间的误差，以作为第二加速度计在该坐标轴上的加速度计的测量误差，并将每个坐标轴上的加速度计的测量误差存储于内存中。后续当需要使用第二加速度计输出的第三加速度计测量数据作为数据源时，可以使用每个坐标轴上的加速度计的测量误差对第三加速度计测量数据在相应坐标轴上的分量进行补偿。
类似地，第一陀螺仪和第二陀螺仪也可以实现为单轴陀螺仪或多轴陀螺仪。当第一陀螺仪和第二陀螺仪位单轴陀螺仪时，可以直接计算第一陀螺仪输出数据与第二陀螺仪输出数据之间的误差作为第二陀螺仪的测量误差。当第一陀螺仪和第二陀螺仪位多轴陀螺仪时，则分别计算每个坐标轴上的第一陀螺仪测量数据与第二陀螺仪测量数据之间的误差，以作为该坐标轴上的第二陀螺仪的测量误差。在一个示例中，第一陀螺仪和第二陀螺仪均可以实现为三轴陀螺仪，第一陀螺仪输出的第一陀螺仪测量数据和第二陀螺仪输出的第二陀螺仪测量数据分别包括沿x、y、z三个坐标轴的测量数据。在利用第一陀螺仪测量数据和第二陀螺仪测量数据确定第二陀螺仪的测量误差时，可以分别确定第二陀螺仪测量数据在每个坐标轴上的分量与第一陀螺仪测量数据在该坐标轴上的分量之间的误差，以作为第二陀螺仪在该坐标轴上的测量误差，并将第二陀螺仪在每个坐标轴上的测量误差存储于内存中。后续当需要使用第二陀螺仪输出的第三陀螺仪测量数据作为数据源时，可以使用第二陀螺仪在每个坐标轴上的测量误差对第三陀螺仪测量数据在相应坐标轴上的分量进行补偿。
以上示例性地描述了根据本发明实施例的惯性测量系统的校准方法所包括的示例性步骤流程。本发明实施例的惯性测量系统的校准方法能够自动采用主惯性测量单元的输出数据对辅惯性测量单元进行校准，保证了辅惯性测量单元的测量精度，且无需用户主动触发校准，提高了用户体验和系统的可靠性。
本发明实施例另一方面提供了一种惯性测量系统，图3是本发明实施例的惯性测量系统300的一个示意性框图。如图3所示，惯性测 量系统300包括：处理器310、主惯性测量单元320及辅惯性测量单元330，以下仅对惯性测量系统300的主要功能进行描述，而省略上文已描述的部分细节。
其中，主惯性测量单元320用于输出第一测量数据。进一步地，主惯性测量单元320包括第一加速度计和第一陀螺仪，第一测量数据包括第一加速度计输出的第一加速度计测量数据和第一陀螺仪输出的第一陀螺仪测量数据。
辅惯性测量单元330用于输出第二测量数据。进一步地，辅惯性测量单元330包括第二加速度计和第二陀螺仪，第二测量数据包括第二加速度计输出的第二加速度计测量数据和第二陀螺仪输出的第二陀螺仪测量数据。作为示例，主惯性测量单元320的测量精度高于辅惯性测量单元330的测量精度。所述第一测量数据和第二测量数据为运动状态下的测量数据。
处理器310可以具有数据处理能力和/或指令执行能力的任意形式的处理单元。例如，处理器310可以包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，微控制单元将中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口、LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的处理器，为不同的应用场合做不同组合控制。除了执行本发明实施例的校准方法以外，MCU还可以根据用户的操作指令以及主惯性测量单元320或辅惯性测量单元330的输出数据，通过算法控制可移动平台(例如无人机)的稳定运行。
具体地，处理器310用于执行以下步骤：进入校准模式；获取所述第一测量数据和所述第二测量数据；利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，所述测量误差用于对辅惯性测量单元输出的第三测量数据进行校准。
进一步地，利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，包括：将所述第一测量数据作为第一真值，确定所述第二测量数据与所述第一真值之间的误差以作为所述辅惯性测量单元的测量误差。
在一个实施例中，获取所述主惯性测量单元输出的第一测量数据 和所述辅惯性测量单元输出的第二测量数据，包括：获取多组同步输出的所述第一测量数据和所述第二测量数据。所述确定所述第二测量数据与所述第一测量数据之间的误差，包括：按照最小二乘法拟合多组所述第一测量数据和所述第二测量数据，以计算出所述误差。
在一个实施例中，惯性测量系统300还包括内存，处理器310还用于在内存中存储所述误差。示例性地，所述误差是可更新的。
在一个实施例中，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述辅惯性测量单元输出的第四测量数据，并判断所述第四测量数据与静止状态下的第二真值之间的偏差是否超过第一阈值；若所述第四测量数据与所述第二真值之间的偏差超过所述第一阈值，则进入所述校准模式。
在另一个实施例中，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述辅惯性测量单元输出的第四测量数据和所述主惯性测量单元输出的第五测量数据；判断所述第四测量数据与静止状态下的第二真值之间的偏差是否超过第一阈值，并判断所述第五测量数据与所述第二真值之间的偏差是否不超过第二阈值；若所述第四测量数据与所述第二真值之间的偏差超过所述第一阈值，且所述第五测量数据与所述第二真值之间的偏差不超过所述第二阈值，则进入所述校准模式。
在一个实施例中，主惯性测量单元320包括第一加速度计和第一陀螺仪，主惯性测量单元320输出的第一测量数据包括第一加速度计输出的第一加速度计测量数据和第一陀螺仪输出的第一陀螺仪测量数据。辅惯性测量单元330包括第二加速度计和第二陀螺仪，辅惯性测量单元330输出的第二测量数据包括第二加速度计输出的第二加速度计测量数据和第二陀螺仪输出的第二陀螺仪测量数据；所述利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，包括：利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差，所述第二加速度计的测量误差用于对所述第二加速度计输出的第三加速度计测量数据进行校准，和/或，利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差，所述第二陀螺仪的测量误差 用于对所述第二陀螺仪输出的第三陀螺仪测量数据进行校准。
在一个实施例中，所述利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差，包括：每当进入所述校准模式时，利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差；或，若判断所述第二加速度计触发进入所述校准模式，则利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差。
在一个实施例中，所述利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差，包括：每当进入所述校准模式时，利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差；或，若判断所述第二陀螺仪触发进入所述校准模式，则利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差。
在一个实施例中，所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据分别包括沿三个坐标轴的测量数据，所述利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差包括：确定每个坐标轴上的所述第二陀螺仪测量数据与相应坐标轴上的所述第一陀螺仪测量数据之间的误差以作为所述第二陀螺仪在该坐标轴上的测量误差。
在一个实施例中，所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据分别包括沿三个坐标轴的测量数据，所述利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差包括：确定每个坐标轴上的所述第二加速度计测量数据与相应坐标轴上的所述第一加速度计测量数据之间的误差以作为所述第二加速度计在该坐标轴上的测量误差。
在一个实施例中，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和所述第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据；判断所述第四加速度计测量数据与静止状态下的第三真值之间的偏差是否超过第三阈值，以及判断所述第四 陀螺仪测量数据与静止状态下的第四真值之间的偏差是否超过第四阈值；若所述第四加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差超过所述第三阈值，和/或所述第四陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差超过所述第四阈值，则进入所述校准模式。
在另一个实施例中，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和所述第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据，并获取所述第一加速度计输出的第五加速度计测量数据和所述第一陀螺仪输出的第五陀螺仪测量数据；判断所述第四加速度计测量数据与静止状态下的第三真值之间的偏差是否超过第三阈值，并判断所述第四陀螺仪测量数据与静止状态下的第四真值之间的偏差是否超过第四阈值；判断所述第五加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差是否不超过第五阈值，并判断所述第五陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差是否不超过第六阈值；若所述第四加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差超过所述第三阈值且所述第五加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差不超过所述第五阈值，和/或所述第四陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差超过所述第四阈值且所述第五陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差不超过所述第六阈值，则进入所述校准模式。
以上描述了惯性测量系统300各部件的主要功能，进一步的细节可以参照上文惯性测量系统的校准方法100中的相关描述，在此不做赘述。
在另一个实施例中，如图4所示，本发明实施例还提供了一种可移动平台400，所述可移动平台400包括可移动平台本体410和惯性测量系统420，所述惯性测量系统420设置在所述可移动平台本体410上。其中，所述可移动平台400包括任意需要设置惯性测量系统的可移动装置，例如可以包括无人机、无人车、云台、相机、无人机器人等中的至少一种。示例性地，当可移动平台400为无人机时，可移动平台本体410为无人机的机身。当可移动平台400为无人车时，可移动平台本体410为无人车的车身。当可移动平台400为云台时，可移动平台本体410为云台本体。惯性测量系统420包括上文任一实施例 中所述的惯性测量系统，其具体细节参照上文，在此不做赘述。
另外，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序。当所述计算机程序由处理器执行时，可以实现前述校准方法100的步骤。
例如，该计算机存储介质为计算机可读存储介质。计算机存储介质例如可以包括智能电话的存储卡、平板电脑的存储部件、个人计算机的硬盘、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、便携式紧致盘只读存储器(CD-ROM)、USB存储器、或者上述存储介质的任意组合。计算机可读存储介质可以是一个或多个计算机可读存储介质的任意组合。
综上所述，本发明实施例的惯性测量系统的校准方法、惯性测量系统、可移动平台和计算机存储介质能够自动采用主惯性测量单元的输出数据对辅惯性测量单元进行校准，保证了辅惯性测量单元的测量精度，且无需用户主动触发校准，提高了用户体验和系统的可靠性。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性， 机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每 个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (37)
- 一种惯性测量系统的校准方法，应用于可移动平台，所述惯性测量系统包括主惯性测量单元和辅惯性测量单元，其特征在于，所述方法包括：进入校准模式；获取所述主惯性测量单元输出的第一测量数据和所述辅惯性测量单元输出的第二测量数据；利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，所述测量误差用于对所述辅惯性测量单元输出的的第三测量数据进行校准。
- 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，包括：将所述第一测量数据作为第一真值，确定所述第二测量数据与所述第一真值之间的误差以作为所述辅惯性测量单元的测量误差。
- 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述主惯性测量单元输出的第一测量数据和所述辅惯性测量单元输出的第二测量数据，包括：获取多组同步输出的所述第一测量数据和所述第二测量数据。
- 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述第二测量数据与所述第一真值之间的误差，包括：按照最小二乘法拟合多组所述第一测量数据和所述第二测量数据，以计算出所述误差。
- 如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在内存中存储所述测量误差。
- 如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述测量误差是可更新的。
- 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述辅惯性测量单元输出的第四测量数据， 并判断所述第四测量数据与静止状态下的第二真值之间的偏差是否超过第一阈值；若所述第四测量数据与所述第二真值之间的偏差超过所述第一阈值，则进入所述校准模式。
- 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述辅惯性测量单元输出的第四测量数据和所述主惯性测量单元输出的第五测量数据；判断所述第四测量数据与静止状态下的第二真值之间的偏差是否超过第一阈值，并判断所述第五测量数据与所述第二真值之间的偏差是否不超过第二阈值；若所述第四测量数据与所述第二真值之间的偏差超过所述第一阈值，且所述第五测量数据与所述第二真值之间的偏差不超过所述第二阈值，则进入所述校准模式。
- 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主惯性测量单元包括第一加速度计和第一陀螺仪，所述第一测量数据包括所述第一加速度计输出的第一加速度计测量数据和所述第一陀螺仪输出的第一陀螺仪测量数据，所述辅惯性测量单元包括第二加速度计和第二陀螺仪，所述第二测量数据包括所述第二加速度计输出的第二加速度计测量数据和所述第二陀螺仪输出的第二陀螺仪测量数据；所述利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，包括：利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差，所述第二加速度计的测量误差用于对所述第二加速度计输出的第三加速度计测量数据进行校准，和/或，利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差，所述第二陀螺仪的测量误差用于对所述第二陀螺仪输出的第三陀螺仪测量数据进行校准。
- 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差，包括：每当进入所述校准模式时，利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差；或，若判断所述第二加速度计触发进入所述校准模式，则利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差。
- 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差，包括：每当进入所述校准模式时，利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差；或，若判断所述第二陀螺仪触发进入所述校准模式，则利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差。
- 如权利要求9-11之一所述的方法，其特征在于，所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据分别包括沿三个坐标轴的测量数据，所述利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差包括：确定每个坐标轴上的所述第二陀螺仪测量数据与相应坐标轴上的所述第一陀螺仪测量数据之间的误差以作为所述第二陀螺仪在该坐标轴上的测量误差。
- 如权利要求9-11之一所述的方法，其特征在于，所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据分别包括沿三个坐标轴的测量数据，所述利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差包括：确定每个坐标轴上的所述第二加速度计测量数据与相应坐标轴上的所述第一加速度计测量数据之间的误差以作为所述第二加速度计在该坐标轴上的测量误差。
- 如权利要求9-11之一所述的方法，其特征在于，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和所述第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据；判断所述第四加速度计测量数据与静止状态下的第三真值之间的偏差是否超过第三阈值，以及判断所述第四陀螺仪测量数据与静止状态下的第四真值之间的偏差是否超过第四阈值；若所述第四加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差超过所述第三阈值，和/或所述第四陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差超过所述第四阈值，则进入所述校准模式。
- 如权利要求9-11之一所述的方法，其特征在于，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和所述第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据，并获取所述第一加速度计输出的第五加速度计测量数据和所述第一陀螺仪输出的第五陀螺仪测量数据；判断所述第四加速度计测量数据与静止状态下的第三真值之间的偏差是否超过第三阈值，并判断所述第四陀螺仪测量数据与静止状态下的第四真值之间的偏差是否超过第四阈值；判断所述第五加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差是否不超过第五阈值，并判断所述第五陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差是否不超过第六阈值；若所述第四加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差超过所述第三阈值且所述第五加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差不超过所述第五阈值，和/或所述第四陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差超过所述第四阈值且所述第五陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差不超过所述第六阈值，则进入所述校准模式。
- 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一测量数据和第二测量数据为运动状态下的测量数据。
- 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主惯性测量单元的测量精度高于所述辅惯性测量单元的测量精度。
- 一种惯性测量系统，应用于可移动平台，其特征在于，所述惯性测量系统包括：主惯性测量单元，用于输出第一测量数据；辅惯性测量单元，用于输出第二测量数据；处理器，用于：进入校准模式；获取所述第一测量数据和所述第二测量数据；利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，所述测量误差用于对所述辅惯性测量单元输出的第三测量数据进行校准。
- 如权利要求18所述的惯性测量系统，其特征在于，所述处理器包括微控制单元。
- 如权利要求18所述的惯性测量系统，其特征在于，所述利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，包括：将所述第一测量数据作为第一真值，确定所述第二测量数据与所述第一真值之间的误差以作为所述辅惯性测量单元的测量误差。
- 如权利要求20所述的惯性测量系统，其特征在于，所述获取所述主惯性测量单元输出的第一测量数据和所述辅惯性测量单元输出的第二测量数据，包括：获取多组同步输出的所述第一测量数据和所述第二测量数据。
- 如权利要求21所述的惯性测量系统，其特征在于，所述确定所述第二测量数据与所述第一真值之间的误差，包括：按照最小二乘法拟合多组所述第一测量数据和所述第二测量数据，以计算出所述误差。
- 如权利要求18-22之一所述的惯性测量系统，其特征在于，所述惯性测量系统还包括内存，所述处理器还用于：在内存中存储所述测量误差。
- 如权利要求18-22之一所述的惯性测量系统，其特征在于，所述测量误差是可更新的。
- 如权利要求18所述的惯性测量系统，其特征在于，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述辅惯性测量单元输出的第四测量数据，并判断所述第四测量数据与静止状态下的第二真值之间的偏差是否 超过第一阈值；若所述第四测量数据与所述第二真值之间的偏差超过所述第一阈值，则进入所述校准模式。
- 如权利要求18所述的惯性测量系统，其特征在于，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述辅惯性测量单元输出的第四测量数据和所述主惯性测量单元输出的第五测量数据；判断所述第四测量数据与静止状态下的第二真值之间的偏差是否超过第一阈值，并判断所述第五测量数据与所述第二真值之间的偏差是否不超过第二阈值；若所述第四测量数据与所述第二真值之间的偏差超过所述第一阈值，且所述第五测量数据与所述第二真值之间的偏差不超过所述第二阈值，则进入所述校准模式。
- 如权利要求18所述的惯性测量系统，其特征在于，所述主惯性测量单元包括第一加速度计和第一陀螺仪，所述第一测量数据包括所述第一加速度计输出的第一加速度计测量数据和所述第一陀螺仪输出的第一陀螺仪测量数据，所述辅惯性测量单元包括第二加速度计和第二陀螺仪，所述第二测量数据包括所述第二加速度计输出的第二加速度计测量数据和所述第二陀螺仪输出的第二陀螺仪测量数据；所述利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，包括：利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差，所述第二加速度计的测量误差用于对所述第二加速度计输出的第三加速度计测量数据进行校准，和/或，利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差，所述第二陀螺仪的测量误差用于对所述第二陀螺仪输出的第三陀螺仪测量数据进行校准。
- 如权利要求27所述的惯性测量系统，其特征在于，所述利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差，包括：每当进入所述校准模式时，利用所述第一加速度计测量数据和所 述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差；或，若判断所述第二加速度计触发进入所述校准模式，则利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差。
- 如权利要求27所述的惯性测量系统，其特征在于，所述利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差，包括：每当进入所述校准模式时，利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差；或，若判断所述第二陀螺仪触发进入所述校准模式，则利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差。
- 如权利要求27-29之一所述的惯性测量系统，其特征在于，所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据分别包括沿三个坐标轴的测量数据，所述利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差包括：确定每个坐标轴上的所述第二陀螺仪测量数据与相应坐标轴上的所述第一陀螺仪测量数据之间的误差以作为所述第二陀螺仪在该坐标轴上的测量误差。
- 如权利要求27-29之一所述的惯性测量系统，其特征在于，所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据分别包括沿三个坐标轴的测量数据，所述利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差包括：确定每个坐标轴上的所述第二加速度计测量数据与相应坐标轴上的所述第一加速度计测量数据之间的误差以作为所述第二加速度计在该坐标轴上的测量误差。
- 如权利要求27-29之一所述的惯性测量系统，其特征在于，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和所述第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据；判断所述第四加速度计测量数据与静止状态下的第三真值之间 的偏差是否超过第三阈值，以及判断所述第四陀螺仪测量数据与静止状态下的第四真值之间的偏差是否超过第四阈值；若所述第四加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差超过所述第三阈值，和/或所述第四陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差超过所述第四阈值，则进入所述校准模式。
- 如权利要求27-29之一所述的惯性测量系统，其特征在于，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和所述第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据，并获取所述第一加速度计输出的第五加速度计测量数据和所述第一陀螺仪输出的第五陀螺仪测量数据；判断所述第四加速度计测量数据与静止状态下的第三真值之间的偏差是否超过第三阈值，并判断所述第四陀螺仪测量数据与静止状态下的第四真值之间的偏差是否超过第四阈值；判断所述第五加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差是否不超过第五阈值，并判断所述第五陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差是否不超过第六阈值；若所述第四加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差超过所述第三阈值且所述第五加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差不超过所述第五阈值，和/或所述第四陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差超过所述第四阈值且所述第五陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差不超过所述第六阈值，则进入所述校准模式。
- 如权利要求18所述的惯性测量系统，其特征在于，所述第一测量数据和第二测量数据为运动状态下的测量数据。
- 如权利要求18所述的惯性测量系统，其特征在于，所述主惯性测量单元的测量精度高于所述辅惯性测量单元的测量精度。
- 一种可移动平台，其特征在于，包括：可移动平台本体；如权利要求18-35中任一项所述的惯性测量系统，所述惯性测量系统设置于所述可移动平台本体上。
- 一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至17中任一项所述的惯性测量系统的校准方法的步骤。
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