角度传感器自动标定方法技术

本公开提供了一种角度传感器自动标定方法

【技术实现步骤摘要】
角度传感器自动标定方法、装置和系统


[0001]本公开涉及工程机械传感器领域，尤其涉及一种角度传感器自动标定方法
、
装置和系统
。

技术介绍

[0002]目前工程机械角度传感器分为静态角度传感器和动态角度传感器，惯性测量单元
(IMU
，
Inertial Measurement Unit)
包括陀螺仪和加速度计，是动态角度传感器系统最核心的元件，由
IMU
结合单片机构成的传感单元共同实现了动态角度传感器的硬件系统
。
[0003]相关技术中，基于单轴单方向的以单一加速度信号对应电压信号来实现传感器标定
。

技术实现思路

[0004]本公开要解决的一个技术问题是，提供一种角度传感器自动标定方法
、
装置和系统，能够提高角度传感器的标定精度
。
[0005]根据本公开一方面，提出一种角度传感器自动标定方法，其中，角度传感器被放置在转台机械平台上，转台机械平台绕第一轴
、
第二轴和第三轴可旋转设置，第一轴和第二轴垂直且构成的平面为水平面，第三轴垂直于水平面，其中，角度传感器自动标定方法包括：获取角度传感器在绕第一轴旋转的情况下，在每一个第一测试角度输出的第一加速度数据和标称的第二加速度数据，其中，转台机械平台绕第一轴旋转时的第一初始状态与水平面平行；在转台机械平台绕第三轴旋转
90
度的情况下，获取角度传感器在绕第二轴旋转的情况下，在每一个第二测试角度输出的第三加速度数据和标称的第四加速度数据，其中，转台机械平台绕第二轴旋转时的第二初始状态与水平面平行；基于第一加速度数据
、
第二加速度数据，以及第三加速度数据和第四加速度数据，构建输出加速度数据与标定加速度数据之间的标定数据模型；基于标定数据模型，确定任意角度的输出加速度数据对应的标定加速度数据；以及基于任意角度的标定加速度数据，得到角度传感器在任意角度对应的标定角度
。
[0006]在一些实施例中，构建输出加速度数据与标定加速度数据之间的标定数据模型包括：利用第一加速度数据
、
第二加速度数据，以及第三加速度数据和第四加速度数据进行拟合处理，得到拟合函数；基于拟合函数中的系数参数，得到标定数据模型
。
[0007]在一些实施例中，构建输出加速度数据与标定加速度数据之间的标定数据模型还包括：利用拟合函数，得到每一个第一测试角度对应的第一拟合加速度数据和每一个第二测试角度对应的第二拟合加速度数据；基于每一个第一测试角度对应的第二加速度数据和第一拟合加速度数据的加速度差值，以及每一个第二测试角度对应的第四加速度数据和第二拟合加速度数据的加速度差值，得到拟合函数的误差参数；基于拟合函数中的系数参数和误差参数，得到标定数据模型
。
[0008]在一些实施例中，在基于标定数据模型，确定任意角度的输出加速度数据对应的
标定角速度数据时的误差参数的取值为：与任意角度最接近的测试角度对应的加速度差值
。
[0009]在一些实施例中，在基于标定数据模型，确定任意角度的输出加速度数据对应的标定角速度数据时的误差参数的取值为：与任意角度最接近且小于任意角度的测试角度对应的加速度差值
。
[0010]在一些实施例中，得到拟合函数的误差参数包括：对每一个第一测试角度对应的加速度差值和每一个第二测试角度对应的加速度差值，进行平均值计算，得到拟合函数的误差参数
。
[0011]在一些实施例中，进行拟合处理包括：基于最小二乘法，进行线性拟合
。
[0012]在一些实施例中，获取角度传感器在绕第一轴旋转的情况下，在每一个第一测试角度输出的第一加速度数据和标称的第二加速度数据包括：接收转台机械平台的控制器发送的标定指令；向控制器发送允许标定响应，以便控制器控制转台机械平台从第一初始状态旋转至每一个第一测试角度；接收控制器发送的转台机械平台在每一个第一测试角度对应的数值，并记录每一个第一测试角度对应标称的第二加速度数据，以及记录角度传感器输出的第一加速度数据
。
[0013]在一些实施例中，获取角度传感器在绕第一轴旋转的情况下，在每一个第二测试角度输出的第三加速度数据和标称的第四加速度数据包括：接收转台机械平台的控制器发送的标定指令；向控制器发送允许标定响应，以便控制器控制转台机械平台从第二初始状态旋转至每一个第二测试角度；接收控制器发送的转台机械平台在每一个第二测试角度对应的数值，并记录每一个第二测试角度对应标称的第四加速度数据，以及记录角度传感器输出的第三加速度数据
。
[0014]在一些实施例中，接收转台机械平台的控制器发送的标定指令包括：接收转台机械平台的控制器通过控制局域网路
CAN
总线发送的标定指令
。
[0015]在一些实施例中，获取角度传感器在每一个第一测试角度输出的第一加速度数据包括：根据转台机械平台在第一初始状态下，角度传感器测量的加速度数据，得到第一偏移量；以及基于第一偏移量，对角度传感器在每一个第一测试角度测量的加速度数据进行校正，得到第一加速度数据
。
[0016]在一些实施例中，获取角度传感器在每一个第二测试角度输出的第三加速度数据包括：根据转台机械平台在第二初始状态下，角度传感器测量的加速度数据，得到第二偏移量；以及基于第二偏移量，对角度传感器在每一个第二测试角度测量的加速度数据进行校正，得到第三加速度数据
。
[0017]在一些实施例中，利用转台机械平台旋转的测试角度对任意角度对应的标定角度进行验证
。
[0018]根据本公开的另一方面，还提出一种角度传感器自动标定装置，其中，角度传感器被放置在转台机械平台上，转台机械平台绕第一轴
、
第二轴和第三轴可旋转设置，第一轴和第二轴垂直且构成的平面为水平面，第三轴垂直于水平面，其中，角度传感器自动标定装置包括：数据获取模块，被配置为获取角度传感器在绕第一轴旋转的情况下，在每一个第一测试角度输出的第一加速度数据和标称的第二加速度数据，其中，转台机械平台绕第一轴旋转时的第一初始状态与水平面平行，以及在转台机械平台绕第三轴旋转
90
度的情况下，获
取角度传感器在绕第二轴旋转的情况下，在每一个第二测试角度输出的第三加速度数据和标称的第四加速度数据，其中，转台机械平台绕第二轴旋转时的第二初始状态与水平面平行；模型建立模块，被配置为基于第一加速度数据
、
第二加速度数据，以及第三加速度数据和第四加速度数据，构建输出加速度数据与标定加速度数据之间的标定数据模型；以及标定输出模块，被配置为基于标定数据模型，确定任意角度的输出加速度数据对应的标定加速度数据，以及基于任意角度的标定加速度数据，得到角度传感器在任意角度对应的标定角度
。
[0019]根据本公开的另一方面，还提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种角度传感器自动标定方法，其中，所述角度传感器被放置在转台机械平台上，所述转台机械平台绕第一轴
、
第二轴和第三轴可旋转设置，所述第一轴和所述第二轴垂直且构成的平面为水平面，所述第三轴垂直于所述水平面，其中，所述角度传感器自动标定方法包括：获取所述角度传感器在绕所述第一轴旋转的情况下，在每一个第一测试角度输出的第一加速度数据和标称的第二加速度数据，其中，所述转台机械平台绕所述第一轴旋转时的第一初始状态与所述水平面平行；在所述转台机械平台绕所述第三轴旋转
90
度的情况下，获取所述角度传感器在绕所述第二轴旋转的情况下，在每一个第二测试角度输出的第三加速度数据和标称的第四加速度数据，其中，所述转台机械平台绕所述第二轴旋转时的第二初始状态与所述水平面平行；基于所述第一加速度数据
、
所述第二加速度数据，以及所述第三加速度数据和所述第四加速度数据，构建输出加速度数据与标定加速度数据之间的标定数据模型；基于所述标定数据模型，确定任意角度的输出加速度数据对应的标定加速度数据；以及基于所述任意角度的标定加速度数据，得到所述角度传感器在所述任意角度对应的标定角度
。2.
根据权利要求1所述的角度传感器自动标定方法，其中，所述构建输出加速度数据与标定加速度数据之间的标定数据模型包括：利用所述第一加速度数据
、
所述第二加速度数据，以及所述第三加速度数据和所述第四加速度数据进行拟合处理，得到拟合函数；以及基于所述拟合函数中的系数参数，得到所述标定数据模型
。3.
根据权利要求2所述的角度传感器自动标定方法，其中，所述构建输出加速度数据与标定加速度数据之间的标定数据模型还包括：利用所述拟合函数，得到所述每一个第一测试角度对应的第一拟合加速度数据和所述每一个第二测试角度对应的第二拟合加速度数据；基于所述每一个第一测试角度对应的第二加速度数据和所述第一拟合加速度数据的加速度差值，以及所述每一个第二测试角度对应的第四加速度数据和所述第二拟合加速度数据的加速度差值，得到所述拟合函数的误差参数；以及基于所述拟合函数中的系数参数和误差参数，得到所述标定数据模型
。4.
根据权利要求3所述的角度传感器自动标定方法，其中，在基于所述标定数据模型，确定所述任意角度的输出加速度数据对应的标定角速度数据时的误差参数的取值为：与所述任意角度最接近的测试角度对应的加速度差值
。5.
根据权利要求3所述的角度传感器自动标定方法，其中，在基于所述标定数据模型，确定所述任意角度的输出加速度数据对应的标定角速度数据时的误差参数的取值为：与所述任意角度最接近且小于所述任意角度的测试角度对应的加速度差值
。6.
根据权利要求3述的角度传感器自动标定方法，其中，得到所述拟合函数的误差参数包括：对所述每一个第一测试角度对应的加速度差值和所述每一个第二测试角度对应的加速度差值，进行平均值计算，得到所述拟合函数的误差参数
。
7.
根据权利要求2所述的角度传感器自动标定方法，其中，进行拟合处理包括：基于最小二乘法，进行线性拟合
。8.
根据权利要求1所述的角度传感器自动标定方法，其中，获取所述角度传感器在绕所述第一轴旋转的情况下，在每一个第一测试角度输出的第一加速度数据和标称的第二加速度数据包括：接收所述转台机械平台的控制器发送的标定指令；向所述控制器发送允许标定响应，以便所述控制器控制所述转台机械平台从第一初始状态旋转至每一个第一测试角度；以及接收所述控制器发送的所述转台机械平台在所述每一个第一测试角度对应的数值，并记录所述每一个第一测试角度对应标称的第二加速度数据，以及记录所述角度传感器输出的所述第一加速度数据
。9.
根据权利要求1所述的角度传感器自动标定方法，其中，获取所述角度传感器在绕所述第一轴旋转的情况下，在每一个第二测试角度输出的第三加速度数据和标称的第四加速度数据包括：接收所述转台机械平台的控制器发送的标定指令；向所述控制器发送允许标定响应，以便所述控制器控制所述转台机械平台从第二初始状态旋转至每一个第二测试角度；以及接收所述控制器发送的所述转台机械平台在所述每一个第二测试角度对应的数值，并记录所述每一个第二测试角度对应标称的第四加速度数据，以及记录所述角度传感器输出的所述第三加速度数据
。10.
根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘会娟，王美娜，阿丁，
申请(专利权)人：江苏徐工国重实验室科技有限公司，
类型：发明
国别省市：