[发明专利]集成式数字角速度陀螺仪、预测滤波方法和电子设备

权利要求书

1.一种集成式数字角速度陀螺仪，其特征在于，包括顺次信号连接的角速度陀螺仪、DSP微型控制器和串口接口，所述DSP微型控制器包括预测滤波模块，所述预测滤波模块根据角速度陀螺仪传输的角速度信号进行处理，从串口接口输出预测滤波信号；

所述预测滤波模块包括第一滤波单元、第二滤波单元和预测补偿单元；所述第一滤波单元分别与所述第二滤波单元和所述预测补偿单元信号连接，所述第二滤波单元与所述预测补偿单元信号连接；

所述第一滤波单元接收角速度陀螺仪的角速度信号进行滤波和微分处理，输出滤波值和微分值；所述第二滤波单元将微分值进一步滤波得到加速度信号；所述预测补偿单元根据滤波值和加速度信号进行预测补偿输出预测滤波信号。

2.如权利要求1所述的集成式数字角速度陀螺仪，其特征在于，所述角速度陀螺仪包括SPI接口，所述SPI接口传输的信号包括片选信号(CS)、时钟信号(SCLK)、指令输入信号(DIN)、数据输出信号(DOUT)和中断产生信号(DIO)。

3.如权利要求1所述的集成式数字角速度陀螺仪，其特征在于，所述DSP微型控制器包括SCI模块、IRQ模块和SPI模块和SCIA模块；其中，所述DSP微型控制器的SPI模块通过片选(SS)、时钟(SCLK)、主机输出从机输入(MOSI)、主机输入从机输出(MISO)和中断响应(IRQ)信号实现对角速度陀螺仪指令的发送和速度数据的读取。

4.如权利要求1所述的集成式数字角速度陀螺仪，其特征在于，所述串口接口包括RI接口，所述RI接口接收来自所述DSP微型控制器SCIA模块的预测滤波信号，并将预测滤波信号由逻辑电平信号转换为差分信号进行传输。

5.一种数字角速度预测滤波方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的集成式数字角速度陀螺仪；该方法包括

获取角速度陀螺仪的角速度信号；

进行滤波和微分处理，输出滤波值和微分值；

将微分值进一步滤波得到加速度信号；

根据滤波值和加速度信号进行预测补偿输出预测滤波信号。

6.如权利要求5所述的数字角速度预测滤波方法，其特征在于，所述滤波和微分处理通过基于反正切函数的公式(1)实现；

其中，a₁、a₂、f₁、f₂和R均为正数，u(t)为预测滤波器的输入，即角速度信号；x₁(t)为输入信号u(t)的滤波器信号，即滤波值；x₂(t)为输入信号u(t)的微分信号，即微分值。

7.如权利要求5所述的数字角速度预测滤波方法，其特征在于，所述预测补偿通过公式(2)实现；

其中，p为预测步数，h为算法的计算周期，为集成式数字角速度陀螺仪的输出速度，即预测滤波信号；w₁为角速度的滤波值，为角速度微分值的滤波值，即陀螺仪输出的角加速度信号。

8.一种电子设备，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的集成式数字角速度陀螺仪。