專利名稱：電子羅盤校正方法、裝置和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)航技術(shù)，特別是涉及一種電子羅盤校正方法、裝置和設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著導(dǎo)航技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電子羅盤由于具備體積小等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于車輛導(dǎo)航等各種領(lǐng)域中。隨著電子羅盤所在終端的移動，電子羅盤的使用環(huán)境將各有差別，受到的干擾也在不斷地變化。傳統(tǒng)的電子羅盤校正是通過對電子羅盤進(jìn)行一個(gè)三維旋轉(zhuǎn)或者三個(gè)二維旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的。在電子羅盤的旋轉(zhuǎn)過程中，將記錄地球磁場分量，即XH、yH、和ZH，這些地球磁場分量將會形成一個(gè)偏離原點(diǎn)的橢球面，根據(jù)記錄的地球磁場分量即可擬合得到這一橢球面的參數(shù)，并將擬合得到的參數(shù)與基準(zhǔn)的單位球面進(jìn)行對照，以校正記錄的地球磁場分量，進(jìn)而根據(jù)校正的地球磁場分量得到電子羅盤的航向角。這一傳統(tǒng)的電子羅盤校正在各種干擾環(huán)境中不得不實(shí)時(shí)對電子羅盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)無法適用于電子羅盤的實(shí)時(shí)校正，從而大大影響了電子羅盤的精度。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對電子羅盤無法實(shí)時(shí)校正，精度不高的問題，提供一種能提高電子羅盤精度的電子羅盤校正方法。此外，還有必要提供一種能提高電子羅盤精度的電子羅盤校正裝置。另外，還有必要提供一種能提高電子羅盤精度的電子羅盤校正設(shè)備。一種電子羅盤校正方法，包括如下步驟:運(yùn)算設(shè)置于底盤裝置中幾何體框架上的面相對于底盤裝置的底板的相對傾角；通過置于底板中的加速度計(jì)采集得到加速度信息；獲取存儲的校正參數(shù)，分別根據(jù)所述相對傾角、加速度信息以及校正參數(shù)得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角；處理所述計(jì)算得到的相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角，得到所述電子羅盤的航向角。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述獲取存儲的校正參數(shù)，分別根據(jù)所述相對傾角、加速度信息以及校正參數(shù)得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角的步驟包括:根據(jù)所述加速度信息和所述相對傾角計(jì)算得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的絕對傾角；獲取存儲的校正參數(shù)；獲取設(shè)置于所述幾何體框架的面上的傳感器所采集得到的磁力數(shù)據(jù)，根據(jù)所述校正參數(shù)對所述磁力數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，并通過所述校正后的磁力數(shù)據(jù)和絕對傾角計(jì)算得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述處理所述計(jì)算得到的相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角，得到所述電子羅盤的航向角的步驟包括:從所述計(jì)算得到的航向角中，按照從小到大的順序提取預(yù)設(shè)數(shù)量的航向角讀數(shù)，對所述提取的航向角讀數(shù)取平均值，并將所述平均值設(shè)置為所述電子羅盤的航向角。在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述獲取存儲的校正參數(shù)的步驟之前還包括:對所述電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)；通過設(shè)置于所述幾何體框架的面上的傳感器采集所述電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁力數(shù)據(jù)；對所述采集得到的磁力數(shù)據(jù)通過橢球法處理得到校正參數(shù)，并存儲所述校正參數(shù)。一種電子羅盤校正裝置，包括:相對傾角運(yùn)算模塊，用于運(yùn)算設(shè)置于底盤裝置中幾何體框架上的面相對于底盤裝置的底板的相對傾角；加速度計(jì)，設(shè)置于底板中，用于采集加速度信息；第一處理模塊，用于獲取存儲的校正參數(shù)，分別根據(jù)所述相對傾角、加速度信息以及校正參數(shù)得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角；第二處理模塊，用于處理所述計(jì)算得到的相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角，得到所述電子羅盤的航向角。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一處理模塊包括:絕對傾角計(jì)算單元，用于根據(jù)所述加速度信息和所述相對傾角計(jì)算得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的絕對傾角；參數(shù)獲取單元,用于獲取存儲的校正參數(shù)；航向角計(jì)算單元，用于獲取設(shè)置于所述幾何體框架的面上的傳感器所采集得到的磁力數(shù)據(jù)，根據(jù)所述校正參數(shù)對所述磁力數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，并通過所述校正后的磁力數(shù)據(jù)和絕對傾角計(jì)算得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二處理模塊還用于從所述計(jì)算得到的航向角中，按照從小到大的順序提取預(yù)設(shè)數(shù)量的航向角讀數(shù)，對所述提取的航向角讀數(shù)取平均值，并將所述平均值設(shè)置為所述電子羅盤的航向角。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置還包括:旋轉(zhuǎn)模塊，用于對所述電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)；傳感器，設(shè)置于所述幾何體框架的面上，用于采集所述電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁力數(shù)據(jù)；橢球法處理模塊，用于對所述采集得到的磁力數(shù)據(jù)通過橢球法處理得到校正參數(shù)，并存儲所述校正參數(shù)?！N電子羅盤校正設(shè)備，包括底盤裝置、加速度計(jì)和控制模塊；所述底盤裝置包括底板和安裝于底板上的幾何體框架；所述控制模塊用于運(yùn)算所述幾何體框架上的面相對于底板的相對傾角；所述加速度計(jì)設(shè)置于所述底板中，用于采集加速度信息；所述控制模塊還用于獲取存儲的校正參數(shù)，分別根據(jù)所述相對傾角、加速度信息以及校正參數(shù)得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角，處理所述計(jì)算得到的相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角，得到電子羅盤的航向角。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括多個(gè)傳感器，所述傳感器分別安裝于幾何體框架的面上，用于采集所述電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁力數(shù)據(jù)；所述控制模塊還用于對所述采集得到的磁力數(shù)據(jù)通過橢球法處理得到校正參數(shù)，并存儲所述校正參數(shù)。上述電子羅盤校正方法、裝置和設(shè)備，運(yùn)算設(shè)置于底盤裝置中幾何體框架上的面相對于底盤裝置的底板的相對傾角，通過設(shè)置于底板上的加速度計(jì)采集得到當(dāng)前的加速度信息，進(jìn)而獲取存儲的校正參數(shù)，以應(yīng)用校正參數(shù)、加速度信息和相對傾角進(jìn)行運(yùn)算得到相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角，進(jìn)而由運(yùn)算得到的多個(gè)航向角確定電子羅盤的航向角，由于使用的是預(yù)先存儲的校正參數(shù)，因此，在每一次校正過程中不需要對旋轉(zhuǎn)電子羅盤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了電子羅盤的實(shí)時(shí)校正，避免了旋轉(zhuǎn)電子羅盤所帶來的不便和低效，將有效對抗外界干擾，提高電子羅盤的精度。


圖1為一個(gè)實(shí)施例中電子羅盤校正方法的流程圖；圖2為一個(gè)實(shí)施例中底盤裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中幾何體框架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為一個(gè)實(shí)施例中獲取存儲的校正參數(shù)，分別根據(jù)相對傾角、加速度信息以及校正參數(shù)得到相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角的方法流程圖；圖5為另一個(gè)實(shí)施例中電子羅盤校正方法的流程圖；圖6為現(xiàn)實(shí)環(huán)境中磁力數(shù)據(jù)所形成的橢球面示意圖；圖7為理想環(huán)境中磁力數(shù)據(jù)所形成的橢球面示意圖；圖8為一個(gè)實(shí)施例中電子羅盤校正裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為一個(gè)實(shí)施例中第一處理模塊的結(jié)構(gòu)不意圖；圖10為另一個(gè)實(shí)施例中電子羅盤校正裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為一個(gè)實(shí)施例中電子羅盤校正設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，在一個(gè)實(shí)施例中，一種電子羅盤校正方法，包括如下步驟:步驟S110，運(yùn)算設(shè)置于底盤裝置中幾何體框架上的面相對于底盤裝置的底板的相對傾角。本實(shí)施例中，如圖2和圖3所示，底盤裝置包括底板201和安裝于底板201之上的幾何體框架203，幾何體框架203可以是多面體或旋轉(zhuǎn)體，例如，幾何體框架203可以是正多面體或球體。根據(jù)幾何體框架203的幾何特性運(yùn)算幾何體框架上每一個(gè)面相對于底板的相對傾角，例如，若幾何體框架203為正十二面體，則根據(jù)正十二面體的幾何特性，正十二面體中面與面的夾角為;r-arccos(√5/5),約為116.565051177078°，此時(shí)，可得到正十二面體
中面與棱的夾角為(4*180-2*h-arccos(√5/5)))/4，從而根據(jù)面與面的夾角和面與棱的夾角計(jì)算得到正十二面體中所有面與底板之間的傾角，即正十二面體上的面相對于底盤裝置的底板的相對傾角。步驟S130，通過設(shè)置于底板中的加速度計(jì)采集得到加速度信息。本實(shí)施例中，加速度計(jì)被安裝于底盤裝置的底板上，可以是三軸加速度傳感器，用于實(shí)時(shí)采集加速度信息，其中，加速度信息包括了 X軸和y軸上的加速度分量。步驟S150，獲取存儲的校正參數(shù)，分別根據(jù)相對傾角、加速度信息以及校正參數(shù)得到相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角。本實(shí)施例中，校正參數(shù)被預(yù)先存儲，在優(yōu)選的實(shí)施例中，校正參數(shù)被預(yù)先存儲于外接的存儲芯片中，該存儲芯片可安裝于底盤裝置的底板上。應(yīng)用計(jì)算得到的多個(gè)相對傾角、加速度計(jì)采集得到的加速度信息和校正參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，以得到相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角。步驟S170，處理計(jì)算得到的相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角，得到電子羅盤的航向角。本實(shí)施例中，應(yīng)用相對傾角、加速度信息和校正參數(shù)所運(yùn)算得到的航向角為多個(gè)，即運(yùn)算得到的每一航向角均是與相對傾角和相對傾角所在的面相對應(yīng)的。對運(yùn)算所得到的多個(gè)航向角進(jìn)行處理以確定電子羅盤當(dāng)前所對應(yīng)的航向角，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電子羅盤的校正。如圖4所示，在一個(gè)實(shí)施例中，上述步驟S150包括:步驟S151，根據(jù)加速度信息和相對傾角計(jì)算得到相對傾角所在的面對應(yīng)的絕對傾角。本實(shí)施例中， 由于每一個(gè)面均有與其對應(yīng)的相對傾角，因此，根據(jù)加速度信息和該面所對應(yīng)的相對傾角計(jì)算得到該面所對應(yīng)的絕對傾角。根據(jù)置于底板這一平面上的加速度計(jì)所采集得到的加速度信息和每一個(gè)面所對應(yīng)的相對傾角進(jìn)行計(jì)算，得到該面所對應(yīng)的絕對傾角。具體的，根據(jù)加速度信息所包含的X軸和y軸上的加速度分量X和y直接計(jì)算得到底板傾角，該底板傾角包括底板的俯仰角pitch和滾轉(zhuǎn)角roll,其中，pitch = P =arcsin (~x), roll = y = arcsin (y/cos P ),進(jìn)而根據(jù)俯仰角 pitch、滾轉(zhuǎn)角 roll 和每一個(gè)面所對應(yīng)的相對傾角即可得到該面所對應(yīng)的絕對傾角。步驟S153，獲取存儲的校正參數(shù)。本實(shí)施例中，讀取預(yù)先存儲的校正參數(shù)。步驟S155，獲取設(shè)置于幾何體框架上的傳感器所采集的磁力數(shù)據(jù)，根據(jù)校正參數(shù)對磁力數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，并通過校正后的磁力數(shù)據(jù)和絕對傾角計(jì)算得到相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角。本實(shí)施例中，底盤裝置中安裝于底板上的幾何體框架的每個(gè)面將分別安裝傳感器，以采集不同方向的磁力數(shù)據(jù)。獲取采集得到的磁力數(shù)據(jù)，根據(jù)校正參數(shù)對磁力數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，進(jìn)而根據(jù)校正后的磁力數(shù)據(jù)和絕對傾角進(jìn)行計(jì)算得到相應(yīng)的航向角。具體的，根據(jù)絕對傾角得到空間坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣MR，通過校正后的磁力數(shù)據(jù)MG和空間坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣MR得到空間磁場在水平面上水平方向和垂直方向的磁力分量M，即M=MG*MR,然后使用公式Heading = ￥ = arctan (My/Mx),其中,Mx為空間磁場在水平面上水平方向上的分量，My為空間磁場在水平面上垂直方向上的分量，Heading為計(jì)算得到的航向角。在一個(gè)實(shí)施例中，上述步驟S170的具體過程為:從計(jì)算得到的航向角中按照從小到大的順序提取預(yù)設(shè)數(shù)量的航向角讀數(shù)，對提取的航向角讀數(shù)取平均值，并將平均值設(shè)置為電子羅盤的航向角。本實(shí)施例中，計(jì)算得到的多個(gè)航向角是分別與幾何體框架中的面逐一對應(yīng)的，從多個(gè)航向角中按照從小到大的順序提取預(yù)設(shè)數(shù)量的航向角讀數(shù)，以確定電子羅盤的航向角，其中，提取的航向角讀數(shù)的數(shù)量可以是一個(gè)或者多個(gè)，根據(jù)實(shí)際需求靈活設(shè)定。如圖5所示,在一個(gè)實(shí)施例中，上述獲取存儲的校正參數(shù)的步驟之前還包括如下步驟:步驟S210，對電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)。本實(shí)施例中，在遠(yuǎn)離磁干擾物(如汽車、高壓線)的環(huán)境中，例如，較開闊的場地，對電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)。其中，電子羅盤所進(jìn)行的三維球面旋轉(zhuǎn)可以是在單位球面上圍繞球心做三維隨機(jī)旋轉(zhuǎn)。步驟S230，通過設(shè)置于幾何體框架的面上的傳感器采集電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁力數(shù)據(jù)。本實(shí)施例中，在幾何體框架的面上分別安裝傳感器，在優(yōu)選的實(shí)施例中，可將傳感器安裝于電路板上，制成多個(gè)單獨(dú)的傳感器控制小板，將每一個(gè)傳感器控制小板固定于幾何體框架的一個(gè)面上，以使得幾何體框架中的每一個(gè)面均設(shè)置了傳感器，實(shí)現(xiàn)不同方向的磁力數(shù)據(jù)采集，避免了轉(zhuǎn)動電子羅盤所帶來的不便和低效，通過多傳感器協(xié)同校正，屏蔽動態(tài)的環(huán)境干擾。電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)的過程中，安裝于幾何體框架上的多個(gè)傳感器將實(shí)時(shí)采集磁力數(shù)據(jù)。步驟S250，對采集得到的磁力數(shù)據(jù)通過橢球法處理得到校正參數(shù)，并存儲校正參數(shù)。本實(shí)施例中，在理想環(huán)境下，若未受到干擾，則傳感器所采集到的磁力數(shù)據(jù)是在以(0,0,0)為球心的球面上的，如圖6所示，然而，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，采集到的磁力數(shù)據(jù)受到了各種干擾的影響，形成了一個(gè)偏離球心的傾斜的橢球面，如圖7所示，因此，需要計(jì)算校正參數(shù)，進(jìn)而應(yīng)用校正參數(shù)對采集的磁力數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。具體的，采集到的磁力數(shù)據(jù)所形成的橢球面表達(dá)式為:(x-x0) 2/a2+ (y_y。) 2/b2+ (z-z0) 2/c2 = R2其中，x，y, z為采集到的磁力數(shù)據(jù)，R為地磁場強(qiáng)度常量，x0, y0, z0, a, b, c為要獲得的校正參數(shù)。將上式改寫成矩陣形式，即:
X2 =[xj；z -/ -Z2 1][ 2x0 2(a2/*”)'，0 2(a2/c2)z0 a-jb1 a2/c2 a2R2-xl-(a2/h2)J02-{a2/c2)Z20設(shè)Wmd = x2,[H]m6 = [x y z -y2 -Z2 I],
Z6xl = 2x0 I^a21b2) V0 2(a2/c2)z0 a2fir a2/c2 a1 R1-X02-(o2/^2) fl-{a21c2)Z20

則Wnxl = [H]nx6 □ X6xl,根據(jù)最小二乘法得X = [HtHF1Ht □ ff,根據(jù)改寫的矩陣形式可計(jì)算得到校正參數(shù)Xci, y0, z0, a, b, c的值。如圖8所示，在一個(gè)實(shí)施例中，一種電子羅盤校正裝置，包括相對傾角運(yùn)算模塊110、加速度計(jì)130、第一處理模塊150和第二處理模塊170。相對傾角運(yùn)算模塊110，用于運(yùn)算設(shè)置于底盤裝置中幾何體框架上的面相對于底盤裝置的底板的相對傾角。本實(shí)施例中，底盤裝置包括底板和安裝于底板之上的幾何體框架,幾何體框架可以是多面體或旋轉(zhuǎn)體，例如，幾何體框架可以是正多面體或球體。根據(jù)幾何體框架的幾何特性運(yùn)算幾何體框架上每一個(gè)面相對于底板的相對傾角，例如，若幾何體框架為正十二面體，則根據(jù)正十二面體的幾何特性，正十二面體中面與面的夾角為:-arccos(V5 /5),約為116.565051177078°，此時(shí)，可得到正十二面體中面與棱的
夾角為(4 * 180 — 2 * (疋-arccos(V5 / 5))) / 4，從而根據(jù)面與面的夾角和面與棱的夾角計(jì)算得
到正十二面體中所有面與底板之間的傾角，即正十二面體上的面相對于底盤裝置的底板的相對傾角。加速度計(jì)130，設(shè)置于底板中，用于采集加速度信息。本實(shí)施例中，加速度計(jì)130被安裝于底盤裝置的底板上，可以是三軸加速度傳感器，用于實(shí)時(shí)采集加速度信息，其中，加速度信息包括了 X軸和y軸上的加速度分量。第一處理模塊150，用于獲取存儲的校正參數(shù)，分別根據(jù)相對傾角、加速度信息以及校正參數(shù)得到相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角。本實(shí)施例中，校正參數(shù)被預(yù)先存儲，在優(yōu)選的實(shí)施例中，校正參數(shù)被預(yù)先存儲于外接的存儲芯片中，該存儲芯片可安裝于底盤裝置的底板上。第一處理模塊150應(yīng)用計(jì)算得到的多個(gè)相對傾角、加速度計(jì)采集得到的加速度信息和校正參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，以得到相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角。第二處理模塊170，用于處理計(jì)算得到的相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角，得到電子羅盤的航向角。本實(shí)施例中，第一處理模塊150應(yīng)用相對傾角、加速度信息和校正參數(shù)所運(yùn)算得到的航向角為多個(gè)，即運(yùn)算得到的每一航向角均是與相對傾角和相對傾角所在的面相對應(yīng)的。第二處理模塊170對運(yùn)算所得到的多個(gè)航向角進(jìn)行處理以確定電子羅盤當(dāng)前所對應(yīng)的航向角，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電子羅盤的校正。如圖9所示,在一個(gè)實(shí)施例中，上述第一處理模塊150包括絕對傾角計(jì)算單元151、參數(shù)獲取單元153和航向角計(jì)算單元155。絕對傾角計(jì)算單元151，用于根據(jù)加速度信息和相對傾角計(jì)算得到相對傾角所在的面對應(yīng)的絕對 傾角。本實(shí)施例中，由于每一個(gè)面均有與其對應(yīng)的相對傾角，因此，絕對傾角計(jì)算單元151根據(jù)加速度信息和該面所對應(yīng)的相對傾角計(jì)算得到該面所對應(yīng)的絕對傾角。絕對傾角計(jì)算單元151根據(jù)置于底板這一平面上的加速度計(jì)所采集得到的加速度信息和每一個(gè)面所對應(yīng)的相對傾角進(jìn)行計(jì)算，得到該面所對應(yīng)的絕對傾角。具體的，絕對傾角計(jì)算單元151根據(jù)加速度信息所包含的X軸和y軸上的加速度分量X和y直接計(jì)算得到底板傾角，該底板傾角包括底板的俯仰角pitch和滾轉(zhuǎn)角roll,其中，pitch = P = arcsin (-x) ,roll = y = arcsin (y/cos P ),進(jìn)而根據(jù)俯仰角 pitch、滾轉(zhuǎn)角roll和每一個(gè)面所對應(yīng)的相對傾角即可得到該面所對應(yīng)的絕對傾角。參數(shù)獲取單元153,用于獲取存儲的校正參數(shù)。本實(shí)施例中，參數(shù)獲取單元153讀取預(yù)先存儲的校正參數(shù)。航向角計(jì)算單元155，用于獲取設(shè)置于幾何體框架上的傳感器所采集的磁力數(shù)據(jù)，根據(jù)校正參數(shù)對磁力數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，并通過校正后的磁力數(shù)據(jù)和絕對傾角計(jì)算得到相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角。本實(shí)施例中，底盤裝置中安裝于底板上的幾何體框架的每個(gè)面將分別安裝傳感器，以采集不同方向的磁力數(shù)據(jù)。航向角計(jì)算單元155獲取采集得到的磁力數(shù)據(jù)，根據(jù)校正參數(shù)對磁力數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，進(jìn)而根據(jù)校正后的磁力數(shù)據(jù)和絕對傾角進(jìn)行計(jì)算得到相應(yīng)的航向角。具體的，航向角計(jì)算單元155根據(jù)絕對傾角得到空間坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣MR，通過校正后的磁力數(shù)據(jù)MG和空間坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣MR得到空間磁場在水平面上水平方向和垂直方向的磁力分量M,即M=MG*MR,然后使用公式Heading = ￥ = arctan (My/Mx),其中，Mx為空間磁場在水平面上水平方向上的分量，My為空間磁場在水平面上垂直方向上的分量，Heading為計(jì)算得到的航向角。在一個(gè)實(shí)施例中，上述第二處理模塊170還用于從計(jì)算得到的航向角中，按照從小到大的順序提取預(yù)設(shè)數(shù)量的航向角讀數(shù)，對提取的航向角讀數(shù)取平均值，并將平均值設(shè)置為電子羅盤的航向角。 本實(shí)施例中，第二處理模塊170計(jì)算得到的多個(gè)航向角是分別與幾何體框架中的面逐一對應(yīng)的，從多個(gè)航向角中按照從小到大的順序提取預(yù)設(shè)數(shù)量的航向角讀數(shù)，以確定電子羅盤的航向角，其中，提取的航向角讀數(shù)的數(shù)量可以是一個(gè)或者多個(gè)，根據(jù)實(shí)際需求靈活設(shè)定。如圖10所示，在另一個(gè)實(shí)施例中，上述電子羅盤校正裝置還包括旋轉(zhuǎn)模塊210、傳感器230和橢球法處理模塊250。旋轉(zhuǎn)模塊210，用于對電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)。本實(shí)施例中，在遠(yuǎn)離磁干擾物(如汽車、高壓線)的環(huán)境中，例如，較開闊的場地，旋轉(zhuǎn)模塊210對電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)。其中，電子羅盤所進(jìn)行的三維球面旋轉(zhuǎn)可以是在單位球面上圍繞球心做三維隨機(jī)旋轉(zhuǎn)。傳感器230，設(shè)置于幾何體框架的面上，用于采集電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁力數(shù)據(jù)。本實(shí)施例中，在幾何體框架的面上分別安裝傳感器230，在優(yōu)選的實(shí)施例中，可將傳感器230安裝于電路板上，制成多個(gè)單獨(dú)的傳感器控制小板，將每一個(gè)傳感器控制小板固定于幾何體框架的一個(gè)面上，以使得幾何體框架中的每一個(gè)面均設(shè)置了傳感器230，實(shí)現(xiàn)不同方向的磁力數(shù)據(jù)采集，避免了轉(zhuǎn)動電子羅盤所帶來的不便和低效，通過多傳感器協(xié)同校正，屏蔽動態(tài)的環(huán)境干擾。
電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)的過程中，安裝于幾何體框架上的多個(gè)傳感器230將實(shí)時(shí)采集磁力數(shù)據(jù)。橢球法處理模塊250，用于對采集得到的磁力數(shù)據(jù)通過橢球法處理得到校正參數(shù)，并存儲校正參數(shù)。本實(shí)施例中，在理想環(huán)境下，若未受到干擾，則傳感器所采集到的磁力數(shù)據(jù)是在以(0，0，0)為球心的球面上的，然而，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，采集到的磁力數(shù)據(jù)受到了各種干擾的影響，形成了一個(gè)偏離球心的傾斜的橢球面，因此，需要橢球法處理模塊250計(jì)算校正參數(shù)，進(jìn)而應(yīng)用校正參數(shù)對采集的磁力數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。具體的，采集到的磁力數(shù)據(jù)所形成的橢球面表達(dá)式為:
權(quán)利要求
1.一種電子羅盤校正方法，包括如下步驟: 運(yùn)算設(shè)置于底盤裝置中幾何體框架上的面相對于底盤裝置的底板的相對傾角； 通過置于底板中的加速度計(jì)采集得到加速度信息； 獲取存儲的校正參數(shù)，分別根據(jù)所述相對傾角、加速度信息以及校正參數(shù)得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角； 處理所述計(jì)算得到的相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角，得到所述電子羅盤的航向角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子羅盤校正方法，其特征在于，所述獲取存儲的校正參數(shù)，分別根據(jù)所述相對傾角、加速度信息以及校正參數(shù)得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角的步驟包括: 根據(jù)所述加速度信息和所述相對傾角計(jì)算得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的絕對傾角； 獲取存儲的校正參數(shù)； 獲取設(shè)置于所述幾何體框架的面上的傳感器所采集得到的磁力數(shù)據(jù)，根據(jù)所述校正參數(shù)對所述磁力數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，并通過所述校正后的磁力數(shù)據(jù)和絕對傾角計(jì)算得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子羅盤校正方法，其特征在于，所述處理所述計(jì)算得到的相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角，得到所述電子羅盤的航向角的步驟包括: 從所述計(jì)算得到的航向角中，按照從小到大的順序提取預(yù)設(shè)數(shù)量的航向角讀數(shù)，對所述提取的航向角讀數(shù)取平均值，并將所述平均值設(shè)置為所述電子羅盤的航向角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子羅盤校正方法，其特征在于，所述獲取存儲的校正參數(shù)的步驟之前還包括: 對所述電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)； 通過設(shè)置于所述幾何體框架的面上的傳感器采集所述電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁力數(shù)據(jù)； 對所述采集得到的磁力數(shù)據(jù)通過橢球法處理得到校正參數(shù)，并存儲所述校正參數(shù)。
5.一種電子羅盤校正裝置，其特征在于，包括: 相對傾角運(yùn)算模塊，用于運(yùn)算設(shè)置于底盤裝置中幾何體框架上的面相對于底盤裝置的底板的相對傾角； 加速度計(jì)，設(shè)置于底板中，用于采集加速度信息； 第一處理模塊，用于獲取存儲的校正參數(shù)，分別根據(jù)所述相對傾角、加速度信息以及校正參數(shù)得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角； 第二處理模塊，用于處理所述計(jì)算得到的相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角，得到所述電子羅盤的航向角。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子羅盤校正裝置，其特征在于，所述第一處理模塊包括: 絕對傾角計(jì)算單元，用于根據(jù)所述加速度信息和所述相對傾角計(jì)算得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的絕對傾角； 參數(shù)獲取單元，用于獲取存儲的校正參數(shù)； 航向角計(jì)算單元，用于獲取設(shè)置于所述幾何體框架的面上的傳感器所采集得到的磁力數(shù)據(jù)，根據(jù)所述校正參數(shù)對所述磁力數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，并通過所述校正后的磁力數(shù)據(jù)和絕對傾角計(jì)算得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子羅盤校正裝置，其特征在于，所述第二處理模塊還用于從所述計(jì)算得到的航向角中，按照從小到大的順序提取預(yù)設(shè)數(shù)量的航向角讀數(shù)，對所述提取的航向角讀數(shù)取平均值，并將所述平均值設(shè)置為所述電子羅盤的航向角。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子羅盤校正裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 旋轉(zhuǎn)模塊，用于對所述電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)； 傳感器，設(shè)置于所述幾何體框架的面上，用于采集所述電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁力數(shù)據(jù)； 橢球法處理模塊，用于對所述采集得到的磁力數(shù)據(jù)通過橢球法處理得到校正參數(shù)，并存儲所述校正參數(shù)。
9.一種電子羅盤校正設(shè)備，其特征在于，包括底盤裝置、加速度計(jì)和控制模塊； 所述底盤裝置包括底板和安裝于底板上的幾何體框架； 所述控制模塊用于運(yùn)算所述幾何體框架上的面相對于底板的相對傾角； 所述加速度計(jì)設(shè)置于所述底板中，用于采集加速度信息； 所述控制模塊還用于獲取存儲的校正參數(shù)，分別根據(jù)所述相對傾角、加速度信息以及校正參數(shù)得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角，處理所述計(jì)算得到的相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角，得到電子羅盤的航向角。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電 子羅盤校正設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括多個(gè)傳感器，所述傳感器分別安裝于幾何體框架的面上，用于采集所述電子羅盤進(jìn)行三維球面旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁力數(shù)據(jù)； 所述控制模塊還用于對所述采集得到的磁力數(shù)據(jù)通過橢球法處理得到校正參數(shù)，并存儲所述校正參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電子羅盤校正方法、裝置及設(shè)備。所述方法包括運(yùn)算設(shè)置于底盤裝置中幾何體框架上的面相對于底盤裝置的底板的相對傾角；通過置于底板中的加速度計(jì)采集得到加速度信息；獲取存儲的校正參數(shù)，分別根據(jù)所述相對傾角、加速度信息以及校正參數(shù)得到所述相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角；處理所述計(jì)算得到的相對傾角所在的面對應(yīng)的航向角，得到所述電子羅盤的航向角。采用本發(fā)明能提高電子羅盤精度。
文檔編號G01C17/38GK103175520SQ20131009032
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者譚光, 謝波, 毛成華, 魯鳴鳴 申請人:中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院