姿态传感器安装偏置的校正方法技术

本发明专利技术提供了一种姿态传感器安装偏置的校正方法，包括如下的偏置角度测量过程：将安装有姿态传感器的安装平台固定设置于水平转台上，控制水平转台匀速旋转，其中安装平台与水平转台之间保持相对静止；在水平转台匀速旋转时，获取姿态传感器中的陀螺仪输出的俯仰角速度ωX0和偏航角速度ωZ0；根据公式θ=arctan(-ωX0/ωZ0)计算陀螺仪的俯仰轴与安装平台的俯仰轴之间的夹角θ并将该夹角θ作为偏置角度进行保存。还包括根据偏置角度对陀螺仪输出的角速度进行校正。本发明专利技术的姿态传感器安装偏置的校正方法，成本低廉并且准确性和可靠性高，能够有效地对姿态传感器的安装偏置进行校正，解决了现有技术中由于姿态传感器的安装偏置带来的问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种，包括如下的偏置角度测量过程：将安装有姿态传感器的安装平台固定设置于水平转台上，控制水平转台匀速旋转，其中安装平台与水平转台之间保持相对静止；在水平转台匀速旋转时，获取姿态传感器中的陀螺仪输出的俯仰角速度ωX0和偏航角速度ωZ0；根据公式θ=arctan(-ωX0/ωZ0)计算陀螺仪的俯仰轴与安装平台的俯仰轴之间的夹角θ并将该夹角θ作为偏置角度进行保存。还包括根据偏置角度对陀螺仪输出的角速度进行校正。本专利技术的，成本低廉并且准确性和可靠性高，能够有效地对姿态传感器的安装偏置进行校正，解决了现有技术中由于姿态传感器的安装偏置带来的问题。【专利说明】
本专利技术涉及一种，特别涉及一种自平衡两轮车上装载的。
技术介绍
姿态传感器广泛地应用于各种需要低成本、高动态地测量三维姿态的产品设备中，例如应用在自平衡两轮车上，用于检测两轮车的三轴角速度和角度等运动信息。如图1所示，为自平衡两轮车上装载的姿态传感器的结构示意图。姿态传感器包括底板1和设置于底板1背面的信号板3，还包括安装于底板1上的用于测量角度信息的角度仪2和安装于信号板3上的用于测量角速度的三轴陀螺仪(图中未示出)。陀螺仪的俯仰轴、横滚轴和偏航轴分别为OX、0Y和0Z。如图2所示，为自平衡两轮车的车体结构示意图。该车体包括自平衡两轮车的姿态传感器的安装平台4和车轮5。在出厂状态下，自平衡两轮车的安装平台4与水平面平行，其俯仰轴、横滚轴和偏航轴分别为0X’、0Y’和0Z’。姿态传感器安装于安装平台4上，其中的三轴陀螺仪实时地测量三轴的角速度。在安装工艺理想的情况下，姿态传感器的底板1与安装平台4平行，信号板3与安装平台垂直，即陀螺仪的三轴OX、0Y和0Z与安装平台4的三轴0X’、0Y’和0Z’完全重合。因此，在该理想的情况下，陀螺仪的三轴测出的三个方向的角速度，即俯仰角速度ωχ、横滚角速度ωy 和偏航角速度ωζ，就是安装平台4的角速度ωχ'、ω/和ωζ'。但是在实 际安装中，很难保证理想情况，姿态传感器安装于安装平台上经常会出现存在安装偏置的情况，如图3所示。安装偏置通常由两个因素引起:一个是底板与安装平台(即水平面)出现夹角，即QifO;另一个是信号板与竖直面出现夹角，即θ2#90°。在这两个因素的至少一个的作用下，陀螺仪的俯仰轴0Χ和偏航轴0Ζ分别与安装平台的俯仰轴0Χ’和偏航轴0Ζ’之间会出现夹角Θ，如图4所示。在该情况下，陀螺仪测出的俯仰角速度ωχ和偏航角速度ωζ就与安装平台的实际俯仰角速度ωχ'和偏航角速度ωζ'不同了。如果不将姿态传感器的这种安装偏置进行校正，而直接把陀螺仪测出的角速度当做安装平台的角速度，则会使得车体出现上仰或者下塌的动作，而且使得无法准确控制偏航方向，导致车体转弯控制不到位等问题。
技术实现思路
为了解决姿态传感器安装偏置导致的自平衡两轮车安装平台的角速度测量不准的问题，本专利技术提供了一种可以低成本、高准确性和可靠性的，可以有效地解决姿态传感器的安装偏置带来的角速度测量不准的问题。本专利技术提供了一种，包括如下的偏置角度测量过程:S1.将安装有所述姿态传感器的安装平台固定设置于水平转台上，控制所述水平转台匀速旋转，其中所述安装平台与所述水平转台之间保持相对静止；S2.在所述水平转台匀速旋转时，获取所述姿态传感器中的陀螺仪输出的俯仰角速度ωχ°和偏航角速度ωζ°;S3.根据公式Θ =arctan (_ ω χ°/ω ζ°)计算所述陀螺仪的俯仰轴与所述安装平台的俯仰轴之间的夹角Θ并将该夹角Θ作为所述偏置角度进行保存。进一步地，该方法还包括如下的偏置角度校正过程:在测量所述安装平台的俯仰角速度ωχ'和偏航角速度ωζ'时，根据如下公式对所述陀螺仪输出的俯仰角速度(^和偏航角速度《2进行校正，以得到所述安装平台的俯仰角速度ω/和偏航角速度ωζ':mj = ωχ.cos Θ + ω? -sin^Ο ωζ = ωτ.cos θ — ωχ - sin 0优选地，所述安装平台是自平衡两轮车的姿态传感器的安装平台。本专利技术的，成本低廉并且准确性和可靠性高，能够有效地对姿态传感器的安装偏置进行校正，解决了现有技术中由于姿态传感器的安装偏置带来的问题。【专利附图】【附图说明】图1为自平衡两轮车上装载的姿态传感器的结构示意图；图2为自平衡两轮车的车体结构示意图；图3为姿态传感器存在安装偏置时的车体示意图；图4为姿态传感器存在安装偏置时的三轴示意图；图5为本专利技术的的优选的实施方式中自平衡两轮车的车体在水平转台上的放置方式示意图。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术的作进一步的详细描述，但不作为对本专利技术的限定。如图5所示，为本专利技术的的优选的实施方式中自平衡两轮车的车体在水平转台上的放置方式示意图。在该优选的实施方式中，首先将安装有姿态传感器的自平衡两轮车的安装平台固定放置于水平转台6上，然后控制水平转台保持匀速旋转，并使得安装平台与水平转台6之间保持相对静止。在水平转台6匀速旋转时，获取此时陀螺仪输出的俯仰角速度ωχ°和偏航角速度ωζ°，并根据公式0=arctan(-cox7ωζ°)计算陀螺仪的俯仰轴与安装平台的俯仰轴之间的夹角Θ，如图4所示，夹角Θ就是陀螺仪的偏航轴与安装平台的偏航轴的夹角，也就是姿态传感器安装偏置引起的偏置角度。然后将算得的夹角Θ的值进行保存，例如，保存在姿态传感器的系统中。在测量安装平台的俯仰角速度ωχ,和偏航角速度ωζ,时，比如在自平衡两轮车的使用过程中，姿态传感器根据如下公式对陀螺仪实时输出的俯仰角速度ωχ和偏航角速度ωζ进行校正，以得到安装平台实际的俯仰角速度ωχ'和偏航角速度ωζ':ωχ/ =ωχ.cos θ +ωζ.sin θωζ' =ωζ.cos θ -ωχ.sin θ以上【具体实施方式】仅为本专利技术的示例性实施方式，不能用于限定本专利技术，本专利技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本专利技术的实质和保护范围内，对本专利技术做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本专利技术的保护范围内。【权利要求】1.一种，其特征在于，包括如下的偏置角度测量过程:51.将安装有所述姿态传感器的安装平台固定设置于水平转台上，控制所述水平转台匀速旋转，其中所述安装平台与所述水平转台之间保持相对静止；52.在所述水平转台匀速旋转时，获取所述姿态传感器中的陀螺仪输出的俯仰角速度ωχ°和偏航角速度ωζ° ；53.根据公式Θ=arctan(_ωχ°/ωζ°)计算所述陀螺仪的俯仰轴与所述安装平台的俯仰轴之间的夹角Θ并将该夹角Θ作为所述偏置角度进行保存。2.根据权利要求1所述的，其特征在于，该方法还包括如下的偏置角度校正过程:在测量所述安装平台的俯仰角速度ωχ'和偏航角速度ωζ'时，根据如下公式对所述陀螺仪输出的俯仰角速度ωχ和偏航角速度ωζ进行校正，以得到所述安装平台的俯仰角速度ωχ'和偏航角速度ωζ':ωχ/ = ωχ.cos θ + ωζ.sin θοωζ' = ω ζ.cos θ - ω χ.sin θ3.如权利要求1或2所述的，其特征在于，所述安装平台是自平衡两轮车的姿态传感器的安装平台。【文档编号】G01C21/00GK103743396SQ201410035561【公开日】2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种姿态传感器安装偏置的校正方法，其特征在于，包括如下的偏置角度测量过程：S1.将安装有所述姿态传感器的安装平台固定设置于水平转台上，控制所述水平转台匀速旋转，其中所述安装平台与所述水平转台之间保持相对静止；S2.在所述水平转台匀速旋转时，获取所述姿态传感器中的陀螺仪输出的俯仰角速度ωX0和偏航角速度ωZ0；S3.根据公式θ=arctan(‑ωX0/ωZ0)计算所述陀螺仪的俯仰轴与所述安装平台的俯仰轴之间的夹角θ并将该夹角θ作为所述偏置角度进行保存。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李玺华，方继勇，陈养彬，
申请(专利权)人：上海新世纪机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31