[发明专利]一种确定终端姿态的方法及装置

说明书

本发明公开了一种确定终端姿态的方法和装置，在当前采样周期，确定终端的陀螺仪输出的采样角速度值，并补偿确定的所述采样角速度值；根据补偿的采样角速度值和初始姿态矩阵，确定更新姿态矩阵；根据所述确定补偿的采样角速度值和所述更新姿态矩阵，通过卡尔曼滤波确定所述终端的姿态最优估计值。本发明实施例提供的确定终端姿态的方法和装置，提高低速运动导航的精度、减小了终端姿态估计的误差。

技术领域

本发明涉及自动化计算机领域，尤其涉及一种确定终端姿态的方法及装置。

背景技术

随着智能手机的硬件水平的不断提升，很多智能手机已经配备了加速度传感器、陀螺仪、磁力计等传感器，从而具备感知加速度、角速度、磁场强度的能力。然而，由于智能手机中的传感器精度低，以及室内环境的复杂性，智能手机空间姿态角的精度受到以下多种因素影响：

(1)传感器本身的误差，包括系统性误差和随机误差。系统性误差为常值，随机误差在每次传感器启动过程中都不相同。

(2)累积误差。利用陀螺仪的测量数据，通过姿态更新算法可以得到智能手机的姿态角，其短时间内精度较高，但是由于陀螺仪的积分特性，其精度随时间下降。

(3)磁场干扰。由于磁场干扰，导致磁传感器数据异常，给姿态角计算带来误差，严重时会导致系统输出的姿态角偏离正常值；当磁干扰消除后，需要很长时间才能使姿态角恢复到正常值。

现有的智能手机传感器的空间姿态算法为：将智能手机的状态分为快速运动状态与接近静止状态；在快速运动状态下采用陀螺仪对时间积分计算手机的空间姿态，在接近静止的状态下采用加速度传感器与电子罗盘计算手机的空间姿角，并对当前的空间姿态进行修正与误差消除。主要应用于室外高速运动导航，由于高速运动对空间姿态精度要求不高，且可以使用位置参数对结果进行修正，故实际应用效果较好。

然而，基于智能手机传感器的低速运动定位导航，即基于智能手机的行人导航受到智能手机中的传感器精度低以及室内环境的复杂性等因素影响，应用效果并不理想。

发明内容

本发明提供一种确定终端姿态的方法及装置，用以解决现有技术中智能手机传感器的空间姿态算法不适用于低速运动定位导航的问题。

本发明实施例提供一种确定终端姿态的方法，包括：

在当前采样周期，确定终端的陀螺仪输出的采样角速度值，并补偿确定的所述采样角速度值；

根据补偿的采样角速度值和初始姿态矩阵，确定更新姿态矩阵；

根据所述确定补偿的采样角速度值和所述更新姿态矩阵，通过卡尔曼滤波确定所述终端的姿态最优估计值。

可选的，所述初始姿态矩阵根据以下方法确定：

根据加速度传感器的系统误差，确定终端的俯仰角和翻滚角；

根据所述终端的俯仰角和翻滚角，确定所述终端的初始姿态矩阵。

可选的，所述根据加速度传感器的系统误差，确定终端的俯仰角和翻滚角，包括：

在接收到传感器触发指令时，获取所述加速度传感器输出的初始加速度值；根据所述初始加速度值和所述加速度传感器的系统误差，确定所述俯仰角和所述翻滚角；

所述根据所述终端的俯仰角和翻滚角，确定所述终端的初始姿态矩阵，包括：

在接收到传感器触发指令时，获取磁传感器输出的方位角；

根据所述方位角、所述俯仰角和所述翻滚角确定所述终端的初始姿态矩阵。

可选的，所述根据所述补偿的采样角速度值和所述更新姿态矩阵，通过卡尔曼滤波确定所述终端的姿态最优估计值，包括：