人工智能项目推介——3、一种基于遗传算法的惯性/地磁传感器标定方法

专利申请号:  

  CN201110343444.1

专利类型:

发明

IPC 分类号:   

G01C25/00

应用领域:  

三维姿态跟踪领域，用于获取手机姿态从而设计更自然的人机交互应用。

现有技术缺点:  

现有针对三轴微加速度传感器、三轴微陀螺仪传感器和三轴地磁传感器参数的标定技术存在需要设计一个复杂的数据处理方法， 并且高精度转台的电机驱动部分容易引入磁场干扰；没有给出三轴微加速度传感器、三轴微陀螺仪传感器和三轴地磁传感器之间的坐标系对准的方法，采样数据是随机的。

技术优势:

1、无需高精密的无磁转台以及复杂的标定流程。标定过程中只需要借助于一个能提供相对 45°角的无磁两自由度的转台。

2、根据在任意静止姿态下三轴微加速度传感器和三轴地磁传感器模值不变特性，获取加速度计和磁力计的零漂、比例因子和正交矩阵，该方法可在任意姿态下采集数据，故对标定平台无任何位置精度要求，只要平台是无磁材料即可；

3、利用加速度传感器和磁力计传感器数据的叉乘向量的相对旋转角度和对准矩阵特性，获得磁力计到加速度计对准矩阵参数， 加速度传感器和磁力计传感器的联合标定，充分运用了这两类传感器在确定空间姿态的相关性；

4、利用陀螺仪零漂与自身所受加速度的关联性，求得陀螺仪的零漂因子，利用自身加速度数据来对自身的陀螺仪标定，具有一定的互标定优点；

5、根据陀螺积分后确定的角度误差模型与实际旋转角度建立目标函数，求得陀螺仪的比例因子和正交矩阵；

6、本发明中所有的标定参数是通过遗传算法求得的，采用遗传算法能够快速的找到能满足标定精度的各传感器标定参数。

摘要:   

本发明公开了一种基于遗传算法的惯性/地磁传感器标定方法。具体是对集成了三轴微加速度传感器、三轴微陀螺仪传感器和三轴地磁传感器的姿态跟踪单元进行标定的方法。包括：

1) 用自行设计的二轴无磁转台来采集全姿态下的传感器数据；

2) 利用三轴微加速度传感器和三轴地磁传感器在静止情况下输出数据的模值恒定原理来标定自身的零漂、比例因子和正交参数；

3) 利用三轴微加速度传感器和三轴地磁传感器数据叉乘向量的空间旋转角度来标定它们的对准参数；

4) 基于标定的三轴微加速度传感器来标定三轴微陀螺仪的零漂参数；5)基于三轴微陀螺仪传感器数据和转台所提供的旋转角度标定其比例因子和正交参数。

本发明提供了一种快速、简洁的标定方法。

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