[发明专利]一种高精度倾斜角测量方法

权利要求书

1.一种高精度倾斜角测量方法，其特征在于：包括一轴加速度传感器、两轴加速度传感器和三轴加速度传感器；

所述一轴加速度传感器，定义其传感方向和重力速度方向一致时为零倾斜角度，则加速度传感器的测量结果为F(θ)＝g cosθ，其中，F(θ)为加速度传感器测量结果，θ为倾斜角度，g为重力加速度，

对F(θ)求导得：

dF/dθ＝-g sinθ，

当θ→0时，

所述两轴加速度传感器，定义其传感方向和重力加速度方向垂直时为零倾斜角度，则加速度传感器的测量结果为F(θ)＝g sinθ，其中，F(θ)为加速度传感器测量结果，θ为倾斜角度，g为重力加速度，

当θ→π/2时，

此时倾斜角度小时测量精度高，对于两轴加速度传感器只能测一个方向的倾斜角，当两轴倾斜角倾斜时，加速度传感器测量结果为：

F(θ_x)＝g sinθ_x，

F(θ_y)＝g sinθ_y，

首先定义两组三轴向量：[x，y，z]为参考0倾斜向量，[u，v，r]为倾斜后的向量，设向量[z，y，z]先绕y轴倾斜θ_x’，再绕x轴倾斜θ_y’，从[x，y，z]到[u，v，r]的转换为：

计算得到：

设x，y为水平方向，z为垂直方向，(x，y，z)＝(0，0，1)于是便有：

U＝sinθ_x’

V＝sinθ_y’cosθ_x’

r＝cosθ_x’cosθ_y’

此时u＝kF(θ_x)＝kg sinθ_x，v＝kF(θ_y)＝kg sinθ_y，所以：

θ_x＝θ_x’

Sinθ_y＝sinθ_y’cosθ_x’

而传感器实际倾斜角为：

所述两轴加速度传感器测量结果为θ_x和θ_y；

所述三轴加速度传感器的测量范围分为两档，一档倾斜角为-π/4——π/4，二挡倾斜角(-π/2——π/4)(π/4——π/2)，以F(θ_z)的值作为划分档次的依据，在一档中F(θ_x)，F(θ_y)的分辨率很高，测量全方位，低摆幅倾斜角，运用Cosθ＝cosθ_x’cos来计算倾斜角，在二档中F(θ_z)的分辨率都很高，测量全方位，高倾斜角度的倾斜角，运用F(θ)＝g cosθ可以计算倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的高精度倾斜角测量方法，其特征在于：所述两轴加速度传感器测量精度有限，当θ_x或θy越接近±π/2时，分辨率越低，只有在倾斜角度接近0时分辨率最高。

3.根据权利要求1所述的高精度倾斜角测量方法，其特征在于：所述两轴加速度传感器的一个传感方向与重力方向垂直，另一传感方向与重力方向平行，加速度传感器测量结果为：

F(θ_x)＝g cosθ_x

F(θ_y)＝g sinθ_y

此时θ为单方向上全摆动倾斜角度。