本发明专利技术提供了一种校准一个传感器系统中一个第一运动传感器和一个第二运动传感器之间旋转关系的方法和装置，该方法包括：根据所述第一运动传感器的坐标系的维数和第二运动传感器的坐标系的维数确定一个最少测量次数；对所述传感器系统进行特定次数的测量，以获得每次测量时所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出值，所述特定次数不小于所述最少测量次数；根据所述测量到的输出值，获取该第一运动传感器和第二运动传感器之间旋转关系。本发明专利技术可以迅速、方便和快捷地校准传感器系统中两个以上的运动传感器之间的旋转关系，降低传感器系统的生产工艺要求，减少对精密角度测量仪的依赖。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种校准传感器系统的方法和装置，特别是一种校准运动传感器系统的方法和装置。
技术介绍
生活在信息时代的人们，绝大部分的日常生活与信息资源的开发、采集、传送和处理息息相关。作为信息感知、捕获和探测的窗口，功能各异的传感器在信号探测与信息处理系统中起着极为重要的作用。传感器是能感受(或响应)规定的测量值并按照一定规律将测量值转换成可用信号输出的器件或装置。传感器通常由对测量值直接响应的敏感元件和产生信号输出的转换元件以及相应的电子线路所组成。传感器中的运动传感器有自己的坐标系，能将物体的运动信号转换成可检测的电信号，如加速度传感器和陀螺仪传感器。加速度传感器和陀螺仪传感器是工业、国防等许多领域中进行冲击、振动测量和运动跟踪常用的测试仪器，特别适合地震、建筑、军事、交通、机械、航海等领域的振动测量和运动跟踪。加速度传感器是用来将加速度这一物理信号转变成便于测量的电信号的测试仪器。加速度传感器的测量输出值是反映加速度的电压值。例如，日本东京Hitachi金属有限公司生产的三维压电电阻加速度传感器，该IC芯片形式的加速度传感器具有检测三个轴向(X、Y和Z轴)加速度的能力。该传感器高度灵敏且抗冲压，同时它是非常小且薄的半导体型三维加速度传感器。更多有关该加速度传感器的信息可以在以下的网站上获得http//www.hitachimetals.co.jp/e/prod/prod06/p06 10.htm，这些信息通过引用结合在本文中。陀螺仪传感器是用来将角速度这一物理信号转变成便于测量的电信号的测试仪器。同样的，陀螺仪传感器的测量输出值是反映角速度的电信号。为了获得准确的运动轨迹，传感器系统中通常需要使用两个以上的运动传感器传感器，如在三维手写识别系统、惯性测量系统(Inertial measurement Unit)、机械臂运动测量系统、航空制导系统以及家电遥控器等系统中，需要两个三维运动传感器感知传感器系统在三维空间中的运动。如果传感器系统中的两个以上运动传感器是同一类型的运动传感器，例如，都是加速度传感器或者陀螺仪传感器，那么有必要校准这两个以上运动传感器的坐标系之间的位置关系，使系统中两个以上的运动传感器的输出值转化到同一个坐标系中，以通过测量这些运动传感器的输出值跟踪该传感器系统的运动轨迹。传感器系统中两个运动传感器之间的位置关系包括它们之间的位移关系和旋转关系。两个运动传感器之间的位移关系是由系统电路板的设计构造决定的，通过测量等方式比较容易确定。两个运动传感器之间的旋转关系是指为了使一个传感器的坐标系与另一个传感器的坐标系达到设计要求的角度，如平行，将其中一个传感器旋转至另一个传感器所需的一个特定的角度。现有的确定运动传感器之间的旋转关系的方法有两种第一种是近似法，即在电路板设计和生产时以近似的方式实现。如在电路板设计时两个以上的传感器平行放置，并在生产时近可能用严格的生产工艺实现两个以上的传感器的坐标系平行没有旋转。这种方法对生产工艺要求非常高。第二种方法是测量法，使用角度测量仪对两个以上的加速度传感器之间的角度进行测量。为了得到准确的测量结果，对角度测量仪的测量精度要求非常高。因此，需要一种迅速、方便和快捷地校准传感器系统中两个以上的运动传感器之间的旋转关系的方法和装置，降低传感器系统的生产工艺要求，减少对精密角度测量仪的依赖。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种校准一个传感器系统中一个第一运动传感器和一个第二运动传感器之间旋转关系的方法，包括步骤根据所述第一运动传感器的坐标系的维数和第二运动传感器的坐标系的维数确定一个最少测量次数；对所述传感器系统进行特定次数的测量，以获得每次测量时所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出值，所述特定次数不小于所述最少测量次数；根据所述测量到的输出值，获取该第一运动传感器和第二运动传感器之间旋转关系。然而，由于存在系统误差和观测误差，对所述传感器系统进行特定次数的测量，使测量次数大于最少测量次数可以减少系统误差和观测误差对校准的影响，获得更为精确的校准结果。根据本专利技术的一个实施例，测量次数大于最少测量次数时获取该第一运动传感器和第二运动传感器之间旋转关系如下获得第一运动传感器和第二运动传感器的输出值在一个参考坐标系内的残差，并根据一个优化策略对该残差进行处理来以获取该旋转关系。所述的策略可以是第一运动传感器和第二运动传感器输出值的残差的平方的总和为最小；第一运动传感器和第二运动传感器输出值的残差的绝对值之和最小；或者第一运动传感器和第二运动传感器输出值的残差的加权和最小。本专利技术的另一个目的是提供一种校准装置，用于校准一个传感器系统中一个第一运动传感器和一个第二运动传感器之间旋转关系，该装置包括一个确定装置，用于根据所述第一运动传感器的坐标系的维数和第二运动传感器的坐标系的维数确定一个最少测量次数；一个测量装置，用于对所述传感器系统进行特定次数的测量，以获得每次测量时所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出值，所述特定次数不小于所述最少测量次数；一个获取装置，用于根据所述测量到的输出值，获取所述的第一运动传感器和第二运动传感器之间旋转关系。本专利技术的另一个目的是提供一种计算机程序产品，用于校准一个传感器系统中一个第一运动传感器和一个第二运动传感器之间旋转关系，该计算机程序包括代码用于根据所述第一运动传感器的坐标系的维数和第二运动传感器的坐标系的维数确定一个最少测量次数；代码用于对所述传感器系统进行特定次数的测量，以获得每次测量时所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出值，所述特定次数不小于所述最少测量次数；代码用于根据所述测量到的输出值，获取所述的第一运动传感器和第二运动传感器之间旋转关系。本专利技术的另一个目的是提供一种运动跟踪系统，用于获得该系统日运动轨迹，至少包括一个第一运动传感器和一个第二运动传感器，还包括一个本专利技术所述的校准装置，用于校准所述第一运动传感器的坐标系和所述第二运动传感器的坐标系之间旋转关系，和一个运动跟踪装置，用于根据所述第一运动传感器的坐标系和所述第二运动传感器的坐标系之间旋转关系获得所述第一运动传感器和第二运动传感器的运动轨迹。通过参考以下结合附图的说明以及权利要求书中的内容，并且随着对本专利技术的更全面的理解，本专利技术的其他目的及效果将变得更加清楚和易于理解。附图说明借助示例性的实施例和所附示意图，本专利技术及其相关的优点将得到进一步阐述，在附图中图1示出了按照本专利技术的一个校准传感器系统中两个运动传感器的旋转关系的方法的流程图；图2示出了按照本专利技术的一个校准传感器系统中两个运动传感器的旋转关系的装置的示意图；图3示出了按照本专利技术的一个运动跟踪系统示意图；各附图中相应的特征由相同的标号表示。具体实施例方式图1示出了按照本专利技术的一个校准传感器系统中两个运动传感器的旋转关系的方法的流程图。在本实施例中，传感器系统中的两个运动传感器都是具有三维坐标系的加速度传感器。假设其中一个加速度传感器为第一传感器，另一个加速度传感器为第二传感器。首先，确定传感器系统中的两个运动传感器的输出值的特定测量次数(S110)。根据几何学基本原理，如果第一传感器的坐标系和第二传感器的坐标系都是一维坐标系，最少测量一组传感器输出值就能获得两本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种校准一个传感器系统中一个第一运动传感器和一个第二运动传感器之间旋转关系的方法，包括步骤：ａ．根据所述第一运动传感器的坐标系的维数和第二运动传感器的坐标系的维数确定一个最少测量次数；ｂ．对所述传感器系统进行特定次数的测量， 以获得每次测量时所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出值，所述特定次数不小于所述最少测量次数；ｃ．根据所述测量到的输出值，获取所述的第一运动传感器和第二运动传感器之间旋转关系。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘芳，涂嘉文，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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