[发明专利]数据校正方法和电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及数据校正方法和电子设备。

背景技术

在现有的惯性导航系统(INS)中，通过外部设备(GPS)等提供相对准确的数据，通过Kalman滤波估计惯性导航的误差，从而得到相对准确的数据。这里，惯性导航系统是使用计算机、运动传感器(加速度传感器、地磁传感器)和旋转传感器(陀螺仪)以连续的计算运动物体的位置、方位和速度(运动方向和速度)的导航辅助系统。

例如，9DoF-IMU是来自Google的一个开源项目，其包括硬件板和在PC上的软件两个部分。其可以使用方向余弦矩阵(DCM)算法来校正陀螺仪的漂移。其中，通过加速度传感器和地磁传感器来提供DCM的两个参考矢量，并且地磁传感器对于航向角是特别有用的。例如，对于具有惯性导航系统的电子设备来说，使用加速度传感器来提供在电子设备的Z轴方向上的参考矢量，并且使用地磁传感器作为电子设备的X轴(俯仰轴)的水平投影的参考。这两个参考矢量刚好是相互垂直。

并且，采用惯性导航系统的电子设备除了惯性测量单元(IMU)以外，通常还具有视觉传感器(Kinect)，用于产生关于该电子设备在运动之后的位移和定位的信息。但是，对于上述电子设备，仍需要对其产生的与位移和状态相关的数据进行校正，以使得能够更加更加精确地确定电子设备的位移和状态。

发明内容

因此，针对上述现有技术中存在的问题和需求做出本发明。

本发明实施例的目的是提供一种数据校正方法和电子设备，其能够通过对电子设备的与状态和位移相关的信息进行多重校正，来提高电子设备的状态信息和位移信息的精确性。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种数据校正方法，应用于一个或者多个电子设备，所述电子设备用于一未知环境的即时定位与地图构建，且包括用于收集所述电子设备的状态信息和位移信息的多个传感器单元，所述数据校正方法包括：过滤所述传感器单元的硬件噪声并进行温漂补偿，以使得元数据更加精确；利用所述传感器单元中的一个或者多个传感器单元对所述状态信息进行校正，以使得所述状态信息更加精确；以及进行位移重置累加校正，以降低所述位移信息的累积误差。

在上述数据校正方法中，所述多个传感器单元包括加速度传感器和陀螺仪，其中所述加速度传感器用于输出x、y和z三个方向上的三个加速度值，且所述陀螺仪用于输出俯仰角、横滚角和航向角这三个角度值，所述利用所述传感器单元中的一个或者多个传感器单元对所述状态信息进行校正的步骤具体包括：将所述加速度传感器和所述陀螺仪各自的坐标系通过坐标变换矩阵转换为地表坐标系；将所述加速度传感器输出的三个方向上的加速度值负反馈给所述陀螺仪，以校正所述陀螺仪的俯仰角和横滚角的偏移。

在上述数据校正方法中，所述多个传感器单元进一步包括地磁传感器，所述利用所述传感器单元中的一个或者多个传感器单元对所述状态信息进行校正的步骤具体包括：将所述地磁传感器的坐标系通过坐标变换矩阵转换为地表坐标系；将所述地磁传感器输出的数据负反馈给所述陀螺仪，以校正所述陀螺仪的航向角的偏移。

在上述数据校正方法中，所述将加速度传感器输出的三个方向上的加速度值负反馈给陀螺仪的步骤进一步包括：以比例积分微分电路将加速度传感器输出的三个方向上的加速度值负反馈给陀螺仪；将所述地磁传感器输出的数据负反馈给陀螺仪的步骤进一步包括：以比例积分微分电路将所述地磁传感器输出的数据负反馈给陀螺仪。

在上述数据校正方法中，所述利用所述传感器单元中的一个或者多个传感器单元对所述状态信息进行校正的步骤进一步包括：对陀螺仪、加速度传感器和地磁传感器输出的数据进行Kalman滤波。

在上述数据校正方法中，所述利用所述传感器单元中的一个或者多个传感器单元对所述状态信息进行校正的步骤进一步包括：在以比例积分微分电路将加速度传感器输出的三个方向上的加速度值负反馈给陀螺仪之前，以放大器对所述加速度传感器输出的数据进行放大；和对放大后的数据进行低通和带通结合的滤波。

在上述数据校正方法中，所述多个传感器单元包括地磁传感器和陀螺仪，所述陀螺仪用于输出俯仰角、横滚角和航向角这三个角度值，所述利用所述传感器单元中的一个或者多个传感器单元对所述状态信息进行校正的步骤具体包括：将所述地磁传感器和所述陀螺仪各自的坐标系通过坐标变换矩阵转换为地表坐标系；将所述地磁传感器输出的数据负反馈给所述陀螺仪，以校正所述陀螺仪的航向角的偏移。