校准三轴加速度计的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种校准三轴加速度计的方法及其装置。其中，该方法及其装置是基于当加速度计是静态时获取的测量数据，也就是，仅感应地球重力加速度，估算三轴(X，Y，Z)加速度计的Z轴偏差、Z轴偏差累积以及X、Y和Z轴误差源。该方法及其装置获取理想的三轴加速度计的动态误差估算，从而使得由三轴加速度计提供的测量保持无误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三轴加速度计的校准方法及其装置。
技术介绍
微机电系统(MEMS)加速度计的低成本和小尺寸的利用，随着它们在智能手机和其他手持或移动装置中的使用，已经产生了大量新商业应用。与其他类型的MEMS加速度计技术相比，基于测量由于加速度实施而引起对流传热内部改变原则的热感应MEMS加速度计，对于消费类产品应用具有更好的优点，包括低成本制造制程，高可靠性以及良好的抗冲击性能或是碰撞性能。热感应MEMS三轴加速度计通常使用2D (2维)感应结构来达成3轴加速度测量。如已知的，X和Y轴加速度测量能够通过他们对不同信号的机械化拦截来精确达成。近来在热感应MEMS加速度计设计和制造上的进步，进一步改善了 X和Y轴测量的偏差(零点补偿)稳定性，经得起时间和温度。然而Z轴偏差的稳定性，仍是业界的一个挑战。通常，Z轴信号，是通过观测不同时间X和Y轴感应的温度不同在结构外获得，在三轴加速度感应操作中是非常微弱的并且是间接信号。作为结果，Z轴测量相对于X和Y轴的那些测量在温度上具有巨大显著的偏差累积。为了能在可满足消费类产品应用中处于关键地位的“低成本哲学”的价格上，提供精准的三轴加速度计，业界急需一种用于校准全部轴测量的低成本方案，特别是热感应 MEMS三轴加速度计的Z轴。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，现有三轴加速度计装置在信号测量上具有偏差， 导致测量不准确，本专利技术旨在提供一种校准三轴加速度计的方法，其在正常的三轴加速度计操作过程中，通过使用在当使用装置是“静态”时，也就是，不移动或者未有加速度，所获取的加速度数据，来获得装置在温度和时间范围上的误差估计。在这些静态条件期间三轴加速度计仅能感应地球的重力加速度。三个用于误差源的估计步骤会被实施并使用在这些静态条件期间累积的X，Y和Z轴加速度测量数据从而使得三轴加速度计包括Z轴偏差的误差源能够被估计和补偿。为了解决上述技术问题，本专利技术所提出的技术方案是一种校准三轴加速度计的方法，包括接收一组对应当前时间期的包括三正交轴(X，Y，Z)加速度测量数据；根据包括源自之前时间期和当前时间期的测量的三轴加速度计的加速度测量数据来确定三轴加速度计是否处于静态条件；以及若三轴加速度计处于静态条件是确定的实施以下三个步骤中的至少一个确定三轴加速度计的斜度角以及若斜度角小于预设斜度角阀值则计算Z轴偏差值作为加速度测量数据组的函数变量；计算Z轴偏差累积值，作为在加速度计保持静态条件时取得的3组或以上数量加速度测量数据的函数变量，其中接收的3组或以上数量加速度测量数据对应当前时间期和随后的时间期；以及存储加速度测量数据组到数据库并将X、Y、Z轴中的至少一个计算误差源值作为在三轴加速度计处于静态条件期间存贮在数据库中的3组或以上数量加速度测量数据的函数变量。进一步的，在不同实施方式中，其中确定三轴加速度计是否处于静态条件包括以下至少一个使用至少一组三轴加速度测量数据探测静态条件；使用至少一组三轴加速度测量数据与外部信息一起探测静态条件；以及通过从外部资源接收静态条件的指示探测静态条件。进一步的，在不同实施方式中，其中计算Z轴偏差值进一步包括确定斜度角作为加速度测量数据组的函数变量；以及计算Z轴偏差值作为用于确定斜度角小于预设斜度角阀值的加速度测量数据组的函数变量。进一步的，在不同实施方式中，其中在加速度计处于静态条件期间定义第一时间窗以及其中计算Z轴偏差累积值包括确定在第一时间窗内的第一时间点取得的与第一组加速度测量数据关联的第一总加速度向量的第一量值；确定在第一时间窗内的第一时间点之后的第二时间点取得的与第二组加速度测量数据关联的第二总加速度向量的第二量值；确定第一和第二量值间的差值，以及计算Z轴偏差累积作为确定差值的函数变量。进一步的，在不同实施方式中，其中第一时间点表示第一时间窗的开始。进一步的，在不同实施方式中，其中计算Z轴偏差值包括计算斜度角和滚动角作为加速度测量数据组中的X和Y轴加速度测量数据的函数变量；以及计算Z轴偏差值作为计算出的斜度角、滚动角和地球已知重力加速度向量的函数变量。进一步的，在不同实施方式中，其中为X、Y、Z轴中的至少一个计算误差源值包括取回3组或以上数量存储的XYZ加速度测量数据；以及为X、Y、Z轴中的至少一个计算各自的误差源值作为取回的3组或以上数量存储的加速度测量数据的函数变量。进一步的，在不同实施方式中，其中存储3组或以上数量加速度测量数据进一步包括存储每组XYZ轴加速度测量数据及其相应的包括时间数据、温度数据和空间数据中的至少一个数据。进一步的，在不同实施方式中，其中取回存储的3组或以上数量数据进一步包括选择一组数据取回若其符合时间标准、温度标准和空间标准中的至少一个。进一步的，在不同实施方式中，其中计算出的误差源值包括Z轴偏差值。进一步的，在不同实施方式中，其中经过给定时间，Z轴偏差和Z轴偏差累积值比误差源值的计算频率高。进一步的，本专利技术的又一个方面，还提供了一种用于校准三轴加速度计的装置，其包括有校准组件，其中该校准组件可操作实施本专利技术涉及的用于校准三轴加速度计的方法。进一步的，本专利技术的又一个方面，还提供了一种计算机软件产品，其包括存储有计算机程序指令的计算机可读媒介，其指令，当被计算机读取时，使得计算机可执行本专利技术涉及的用于校准三轴加速度计的方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是本专利技术涉及的用于校准三轴加速度计的方法及其装置，可对三轴加速度计的各轴测量进行有效的误差补偿和估算，提高了其测量的准确性、可靠性。附图说明本专利技术的至少一个实施例的不同方面在以下结合相应的附图被揭示。能够理解为了说明的简化和清晰，图示中的元件并无必要被精确或按比例画出。例如，一些元件的尺寸相对其它元件会被放大以清楚表示或者一些物理组件会被包括在一个功能模块或元件中， 进一步的，其中考虑到合适，参考标号会在附图中重复以指示相应的或类似元件。为了清晰的目的，然而，并不是每一个图示中的每一个元件都会标号。这些图示的目的是为了说明和解释而不是用于限定本专利技术的范围。图示中图1A，IB和IC表现了相对于三轴加速度计和其承载器的标准等同体系⑶和当地水平体系(L)系统。图2A和2B是本专利技术的一个实施例中的功能模块图；图3是根据本专利技术的一个实施例的方法的流程图；图4图3中的方法的步骤相对发生的时间表；图5是表现了图3方法的子步骤的流程图，根据本专利技术的一个实施例；图6是表现了图3方法的子步骤的流程图，根据本专利技术的又一个实施例；和图7是表现了图3方法的子步骤的流程图，根据本专利技术的又一个实施例。具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式。于2010年4月27日申请的，美国临时专利申请第61/3 ，330号“用于自动校准一三轴加速度计的方法”，在这里通过引用的方式将其全部并入并适用全部目的。本专利技术的实施例提供了一种，在不需知道其承载器精确方向情况下，用于自动测量然后去除，或者解决三轴加速度计的Z轴偏差的可使用的并且可靠的方案。这种用于三轴加速度计的校准机械化可适用于多种手持和陆上应用，例如，在车辆上，其中旋转和线性运动并不经常出现。在三轴加速度计中，三个加速度测量是一个所谓的“具体力”或总加速度向量的三个组件。众多的静态条件期，在此期间加速度计的承载器处本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种校准三轴加速度计的方法，其特征在于：其包括有以下步骤：接收一组对应当前时间期的包括三正交轴（Ｘ，Ｙ，Ｚ）加速度测量数据；根据包括源自之前时间期和当前时间期的测量出的三轴加速度计的加速度测量数据来确定三轴加速度计是否处于静态条件；以及若三轴加速度计处于静态条件是确定的：实施以下三个步骤中的至少一个：确定三轴加速度计的斜度角以及若斜度角小于预设斜度角阀值则计算Ｚ轴偏差值作为加速度测量数据组的函数变量；计算Ｚ轴偏差累积值，作为在加速度计保持静态条件时取得的３组或以上数量加速度测量数据的函数变量，其中接收的３组或以上数量加速度测量数据对应当前时间期和随后的时间期；以及存储加速度测量数据组到数据库并将Ｘ、Ｙ、Ｚ轴中的至少一个计算误差源值作为在三轴加速度计处于静态条件期间存贮在数据库中的３组或以上数量加速度测量数据的函数变量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安东，赵阳，
申请(专利权)人：美新半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：32