高精度的惯性测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种惯性测量装置。所述惯性测量装置包括：多个惯性测量器，每个惯性测量器感应得到惯性测量信号；处理单元，通过分析一个惯性测量器的惯性感应信号以检测这个惯性测量器是否出现不一致异常。本实用新型专利技术使用多个惯性测量器进行惯性测量，通过异常检测确定出现异常的惯性测量器，并在后续的信号处理过程中，忽略掉异常的惯性测量器的惯性测量信号，这样可以得到高精度的惯性测量信号。

【技术实现步骤摘要】
高精度的惯性测量装置
本技术涉及惯性测量领域，尤其涉及一种具有容错机制的高精度的惯性测量装置。
技术介绍
惯性测量单元(IMU)是一种电子设备，它使用加速度计和陀螺仪的组合来测量承载基体的加速度、角速率，有时它还包括磁力计，用来测量承载基体周围的磁场。如图1所示，所述惯性测量单元通过使用一个或多个加速度计来检测线性加速度，通过使用一个或多个陀螺仪来检测旋转速率。还有一些惯性测量单元还包括磁力计，其通常用作航向参考。对于三个轴(即俯仰、滚转和偏航，X，Y，Z)中的每个轴，均配置一个加速度计和一个陀螺仪。在一个实施方式中，所述惯性测量单元包括至少一个3轴加速度计和至少一个3轴陀螺仪。可选地，所述惯性测量单元还可包括至少一个3轴磁力计。此外，所述惯性测量单元还可以与GPS和/或其他传感器连接。所述惯性测量单元可以直接或间接地估计位置和方向。在另一种实施方式中，所述惯性测量单元可以与车辆通讯以控制所述车辆的转向、稳定或平衡。如图2所示，所述惯性测量单元IMU可以接收的角速度信号和加速度信号估计出其方向和位置。所述惯性测量单元通过累积或积分角速度信号来估计或更新其方向。所述惯性测量单元IMU可以根据其获得的方向估计和加速度信号来估计或更新其位置。在估计位置的过程中至少有4个阶段。所述惯性测量单元IMU首先利用它获得的方向估计和加速度信号将加速度信号投影到全局轴上。在此之后，所述惯性测量单元IMU根据重力来校正投影的加速度信号并产生全局加速度信号。根据生成的全局加速度信号和它获得的初始速度，所述惯性测量单元IMU可以估计出其速度。根据其估计出的速度和它获得的初始位置，所述惯性测量单元IMU可以估计并更新其位置。然而，目前的惯性测量单元中的一个惯性测量器出现漂移、误差或卡顿后，其得到的惯性测量信号就会变得不准确，而且通过后续的各种算法处理也无法对此做出补偿。因此，有必要提出一种高精度的具有容错机制的惯性测量方案。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种惯性测量装置，其具有容错机制，可以得到高精度的惯性测量信号。为实现专利技术目的，根据本技术的一个方面，本技术提供一种惯性测量装置，其包括：多个惯性测量器，每个惯性测量器感应得到惯性测量信号；处理单元，通过分析一个惯性测量器的惯性感应信号以检测这个惯性测量器是否出现不一致异常。与现有技术相比，本技术使用多个惯性测量器进行惯性测量，通过异常检测确定出现异常的惯性测量器，并在后续的信号处理过程中，忽略掉异常的惯性测量器的惯性测量信号，这样可以得到高精度的惯性测量信号。对所述惯性测量器的异常检测实时的进行以实时得到异常的惯性测量器，并将异常的惯性测量器在后续的处理中排除在外。附图说明图1为现有技术中的惯性测量单元的原理示意图；图2为现有技术中的惯性测量单元估计方向和位置的原理图；图3为本技术中惯性测量装置在一个实施例中的结构图；图4为本技术中惯性测量装置的工作原理示意图；图5为本技术中不一致异常检测在一个实施例中的流程图；图6为本技术中的电容式加速度计的原理结构示意图。具体实施方式为更进一步阐述本技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。本文中的“超过”是指大于或等于。本技术中提供了一种惯性测量装置，其具有容错机制，可以得到高精度的惯性测量信号。图3为本技术中惯性测量装置300在一个实施例中的结构图。如图3所示的，所述惯性测量装置300包括多个惯性测量单元(IMU)310、处理单元320和支持电路330。图3中示例的示出了三个惯性测量单元310，实际上，根据需要可以设置2个、3、4个或更多个IMU310。这些惯性测量单元310可以被称为惯性测量阵列。每个惯性测量单元310可以包括一个3轴加速度计和一个3轴陀螺仪。可选地，所述惯性测量单元310还可包括至少一个3轴磁力计。在有些实施例中，根据需要，每个惯性测量单元310也可以包括一个或多个单轴加速度计和/或一个或多个陀螺仪。所述3轴加速度计可以测量得到3个轴的加速度信号，所述3轴陀螺仪可以测量得到3个轴的角速度信号。所述加速度计、所述陀螺仪和所述磁力计均可以被称为惯性测量器。所述处理单元320可以是一个微处理单元(MCU)。所述处理单元320由支持电路330支持，并提供各种接口，比如UART和SPI，其中SPI或UART接口提供与各种主机平台的开放连接。所述惯性测量单元310单独或联合连接到所述处理单元320，将测量得到的惯性测量信号提供给所述处理单元320。所述处理单元320协调和控制所述惯性测量单元IMU并承载大部分信号处理负载。在一个实施例中，所述处理单元320包括若干逻辑单元，这些逻辑单元可以进行数字信号滤波、传感数据增强处理等。所述支持电路330为所述处理单元320提供电能、频率、存储、时钟功能的组合。所述支持电路330可以具有3.5伏的电源输入，所述电源输入可以通过AC-DC(交流-直流)适配器或电池提供。在一个实施方式中，还可以包括模拟前端，其对所述惯性测量单元310输出的惯性测量信号进行滤波和数字化以供所述处理单元320的逻辑单元处理。图4为本技术中惯性测量装置的工作原理示意图。所述惯性测量器410可以是图3中的惯性测量单元310中的一种惯性测量器，比如加速度计或陀螺仪，其输出的是未处理过的、原始的惯性测量信号。之后，原始的惯性测量信号依次经过采样420、滤波430和校准440等常规处理。与现有技术不同的是，这里增加了一个额外的异常检测步骤450，来检测并标记出异常的惯性测量器，这样在后续的结合处理460中，可以将异常的惯性测量器的惯性测量信号去除，仅结合处理正常的惯性测量器输出的惯性测量信号。优选的，结合处理460时，可以将正常的惯性测量器的惯性测量信号进行平均结合，以降低噪声。所述采样、滤波和校准可以在所述处理单元320中实现，也可以在惯性测量单元310中实现。所述异常检测和所述结合处理可以由所述处理单元320来处理。由于采用了多个同类型的惯性测量器，比如多个加速器等，即便其中的一个或多个惯性测量器出现异常，最后仍然可以根据正常的惯性测量器输出的惯性测量信号能够得到高精度的惯性测量信号。由于及时的排除了异常的惯性测量器的干扰，可以提高最终得到的惯性测量信号的精度。在所述惯性测量装置进行测量的过程中，实时的进行异常检测，在出现异常的惯性测量器后及时排除，从而可以得到实时的高精度的惯性测量信号。在一个实施例中，针对每种类型的多个惯性测量器都独立进行异常检测。具体的，针对3轴加速度计和/或3轴陀螺仪的每个轴都独立进行异常检测。如果一个3轴加速度计有一个轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种惯性测量装置，其特征在于，其包括：/n多个惯性测量器，每个惯性测量器感应得到惯性测量信号；/n通过分析一个惯性测量器的惯性感应信号以检测这个惯性测量器是否出现不一致异常的处理单元，所述惯性测量器与所述处理单元相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种惯性测量装置，其特征在于，其包括：
多个惯性测量器，每个惯性测量器感应得到惯性测量信号；
通过分析一个惯性测量器的惯性感应信号以检测这个惯性测量器是否出现不一致异常的处理单元，所述惯性测量器与所述处理单元相连。


2.如权利要求1所述的惯性测量装置，其特征在于，在正常的惯性测量器的数量小于等于2个时，所述处理单元才对所述惯性测量器进行卡顿异常检测，在正常的惯性测量器的数量大于等于3个时，所述处理单元对所述惯性测量器进行不一致异常检测。


3.如权利要求1-2任一所述的惯性测量装置，其特征在于，其包括多种类型的惯性测量器，每种类型的惯性测量器均...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦克·霍顿，王曙，
申请(专利权)人：新纳传感系统有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32