一种惯性导航系统及爬梯装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种惯性导航系统及爬梯装置，设有陀螺加速度计与数据处理单元，能够提高角度调节或补偿的精度，有效的调平爬梯装置，并且，减少减速电机的频繁启停，从而减少爬梯装置的晃动。梯装置的晃动。梯装置的晃动。

【技术实现步骤摘要】
一种惯性导航系统及爬梯装置


[0001]本专利技术涉及导航
，特别涉及一种惯性导航系统及爬梯装置。

技术介绍

[0002]爬梯椅等爬梯装置于爬梯运动的过程中难免会产生一定的倾斜，因此， 于爬梯运动过程中，需要对爬梯装置的倾斜角度或姿态进行调节或补偿。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种惯性导航系统及爬梯装置，设有陀螺加速 度计与数据处理单元，能够提高角度调节或补偿的精度，有效的调平爬梯 装置。
[0004]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种惯性导航系统，包括惯性导航模块、MCU处理器与减速电机；
[0006]惯性导航模块包括陀螺加速度计；
[0007]陀螺加速度计的数据输出端与MCU处理器的数据输入端连接，MCU处理 器的数据输出端与减速电机连接；
[0008]减速电机能够进行角度的调节或补偿。
[0009]在一些实施方式中，陀螺加速度计的型号为MPU6050。
[0010]在一些实施方式中，还包括数据处理单元。
[0011]在一些实施方式中，数据处理单元包括姿态解算模块，姿态解算模块 包括四元数处理子模块与欧拉角处理子模块。
[0012]在一些实施方式中，四元数处理子模块与四元数DMP数据库连接。
[0013]在一些实施方式中，四元数DMP数据库可内置于陀螺加速度计。
[0014]在一些实施方式中，数据处理单元还包括动态卡尔曼滤波模块。
[0015]在一些实施方式中，动态卡尔曼滤波模块能够输出关联时间姿态值。
[0016]一种爬梯装置，包括上述的惯性导航系统，减速电机能够对爬梯装置 进行角度的调节或补偿。
[0017]本专利技术的有益效果：设有陀螺加速度计与数据处理单元，能够提高角 度调节或补偿的精度，可有效的调平爬梯装置；
[0018]另外，数据处理单元可融合姿态解算与动态卡尔曼滤波对数据进行优 化，进一步提高角度调节或补偿的精度，减少减速电机的频繁启停，从而 减少爬梯装置的晃动。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的一种惯性导航系统的结构连接图；
[0020]图2为本专利技术的一种惯性导航系统的结构连接图；
[0021]图3为本专利技术的姿态解算模块的结构连接图；
[0022]图4为本专利技术的姿态融合算法－四元数法的模型图；
[0023]其中：1－惯性导航模块；11－陀螺加速度计；11a－四元数DMP数据库； 2－数据处理单元；21－姿态解算模块；21a－四元数处理子模块；21b－欧拉角 处理子模块；22－动态卡尔曼滤波模块；23－MCU处理器；3－减速电机。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。
[0025]参考图1至图4，一种惯性导航系统，包括惯性导航模块1、MCU处理 器23与减速电机3；
[0026]惯性导航模块1包括陀螺加速度计11，可以选用型号为MPU6050，其 能够高精度的测量X、Y、Z轴的加速度、角速度与角度等倾角数据，惯性 导航模块1还可设有微处理器；
[0027]陀螺加速度计11的数据输出端与MCU处理器23的数据输入端连接， MCU处理器23的数据输出端与减速电机连接；MCU处理器23接收陀螺加速 度计11的数据，然后向减速电机发送相应的角度调节或角度补偿命令，减 速电机根据该命令进行角度的调节或补偿，从而提高角度调节或补偿的精 度，其中，MCU处理器23具有一定的运算与判断功能，是现有技术，于此 只是应用，判断时可先预设一定范围的阈值，当陀螺加速度计11测量到的 数据超出预设阈值，减速电机3才进行相应的调节操作。
[0028]进一步说明，该系统还包括数据处理单元2。数据处理单元2能够将测 量到的数据进行优化处理或效率优化处理，进一步提高角度的调节或补偿 的精度和/或工作效率，减少减速电机的频繁启停，从而减少被驱动的装置 的晃动。
[0029]进一步说明，数据处理单元2包括姿态解算模块21，姿态解算模块21 包括四元数处理子模块21a与欧拉角处理子模块21b。
[0030]姿态解算模块21能够将测量数据转化为四元数数据，然后，再将四元 数数据转化为欧拉角数据，四元数法与欧拉角法处理转换均是现有技术， 于此只是应用，其中，四元数法能够多维度的测量倾角数据，更准确更全 面，转化为欧拉角数据更利于直观的判断，也利于简化算法的复杂度，从 而更直接准确的命令减速电机进行调节操作，即更利于减速电机执行角度 的调节与补偿，其中，四元数处理子模块21a用于将数据转化为四元数数 据，欧拉角处理子模块21b用于将四元数数据转化为欧拉角数据，从而形 成相应的姿态值x
b
、y
b
、z
b
。
[0031]进一步说明，四元数处理子模块21a与四元数DMP数据库11a连接。 四元数DMP数据库11a存有四元数数据，能够直接导出，加快计算速度， 运行稳定性更好。
[0032]进一步说明，四元数DMP数据库11a可内置于陀螺加速度计11。
[0033]如此，数据处理单元2与四元数DMP数据库11a可直接交互连接，计 算速度快速且高效，能够有效减少系统FIFO(先进先出)溢出的可能性， 并及时返回有效值，能够更好地了解当前系统的真实状况，实现集成程序 控制，完成移除陀螺仪的轴间敏感度，降低设定给予的影响与感测器的飘 移，另外，部分的计算处理转向四元数DMP数据库11a，MCU处理器23等 处理器的占用资源更少，效应也会更加灵敏，不容易出现死机或是卡顿等 问题。
[0034]进一步说明，数据处理单元2还包括动态卡尔曼滤波模块22。动态卡 尔曼滤波模块22对输出的数据进行预处理，例如平稳性、去噪、滤波等优 化处理，进一步提高角度的调节或补偿的精度，减少减速电机3的频繁启 停，从而减少被驱动的装置的晃动。
[0035]进一步说明，动态卡尔曼滤波模块22能够输出关联时间姿态值。
[0036]姿态值x
b
、y
b
、z
b
经过动态卡尔曼滤波模块22处理形成关联时间姿态 值，具体的，首先，选取系统的动态卡尔曼滤波模型初始值，两次时刻中 心点数据的平均值作为初始状态变量来实现对下一时刻中心点值的预测；
[0037]然后，建立中心点的三轴预测模型，其中，关联时间姿态值x
t
、y
t
、z
t
计算模型如下：
[0038][0039][0040][0041]其中，St表示t时刻求得的非支配解集，x
t
＝x
b，
y
t
＝y
b，
z
t
＝z
b
；
[0042]最后，在决策空间中选取PS基础上设定后续的预测下会继续偏向动态 偏好区域，输出关联时间姿态值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种惯性导航系统，其特征在于，包括惯性导航模块(1)、MCU处理器(23)与减速电机(3)；所述惯性导航模块(1)包括陀螺加速度计(11)；所述陀螺加速度计(11)的数据输出端与所述MCU处理器(23)的数据输入端连接，所述MCU处理器(23)的数据输出端与所述减速电机(3)连接；所述减速电机(3)能够进行角度的调节或补偿。2.根据权利要求1所述一种惯性导航系统，其特征在于，所述陀螺加速度计(11)的型号为MPU6050。3.根据权利要求1所述一种惯性导航系统，其特征在于，还包括数据处理单元(2)。4.根据权利要求3所述一种惯性导航系统，其特征在于，所述数据处理单元(2)包括姿态解算模块(21)，所述姿态解算模块(21)包括四元...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨树庄，
申请(专利权)人：杭州树仁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：