一种确定终端姿态的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种确定终端姿态的方法及装置
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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：根据所述补偿的采样角速度值确定卡尔曼滤波器的预测值，根据所述更新姿态矩阵确定所述卡尔曼滤波器的量测值；根据确定的所述量测值修正所述预测值，得到所述终端的最优姿态估计值。可选的，所述终端的最优姿态估计包括陀螺仪的随机误差；所述补偿确定的所述采样角速度值，包括：根据上一个采样周期最优姿态估计中的所述陀螺仪的随机误差，以及陀螺仪的系统误差，补偿当前采样周期陀螺仪输出的采样角速度值。可选的，所述在当前采样周期，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之前，还包括：在接收到传感器校正指令时，获取所述加速度传感器输出的校验加速度的值，根据所述校验加速度的值确定所述加速度传感器的系统误差。可选的，所述在当前采样周期，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之前，还包括：在接收到传感器校正指令时，获取所述陀螺仪输出的校验角速度的值，根据所述校验角速度的值确定所述陀螺仪的系统误差。本专利技术实施例还提供一种确定终端姿态的装置，包括：补偿模块：用于在当前采样周期，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；姿态矩阵模块：用于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；估计值确定模块：用于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，所述姿态矩阵模块，具体用于：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；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，所述估计值确定模块，具体用于：根据所述补偿的采样角速度值确定卡尔曼滤波器的预测值，根据所述更新姿态矩阵确定所述卡尔曼滤波器的量测值；根据确定的所述量测值修正所述预测值，得到所述终端的最优姿态估计值。可选的，所述终端的最优姿态估计包括陀螺仪的随机误差；所述补偿模块，具体用于：根据上一个采样周期最优姿态估计中的所述陀螺仪的随机误差，以及陀螺仪的系统误差，补偿当前采样周期陀螺仪输出的采样角速度值。可选的，所述补偿模块，还用于：在接收到传感器校正指令时，获取所述加速度传感器输出的校验加速度的值，根据所述校验加速度的值确定所述加速度传感器的系统误差。可选的，所述补偿模块，还用于：在接收到传感器校正指令时，获取所述陀螺仪输出的校验角速度的值，根据所述校验角速度的值确定所述陀螺仪的系统误差。本专利技术提供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。本专利技术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。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种确定终端姿态的方法流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种导航坐标系示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种终端坐标系示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种终端姿态的方法流程图；图5为本专利技术实施例提供的一种确定终端姿态的装置结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例中的终端为指向用户提供语音和/或数据连通性的设备(device)，包括无线终端或有线终端。无线终端可以是具有无线连接功能的手持式设备、或连接到无线调制解调器的其他处理设备，经无线接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定终端姿态的方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种确定终端姿态的方法，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，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。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，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。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，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：根据所述补偿的采样角速度值确定卡尔曼滤波器的预测值，根据所述更新姿态矩阵确定所述卡尔曼滤波器的量测值；根据确定的所述量测值修正所述预测值，得到所述终端的最优姿态估计值。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端的最优姿态估计包括陀螺仪的随机误差；所述补偿确定的所述采样角速度值，包括：根据上一个采样周期最优姿态估计中的所述陀螺仪的随机误差，以及陀螺仪的系统误差，补偿当前采样周期陀螺仪输出的采样角速度值。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在当前采样周期，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之前，还包括：在接收到传感器校正指令时，获取所述加速度传感器输出的校验加速度的值，根据所述校验加速度的值确定所述加速度传感器的系统误差。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在当前采样周期，确定终端的陀螺仪输出的采样角速度值，并补偿确定的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉浩，周发根，
申请(专利权)人：中国移动通信集团吉林有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22