一种基于陀螺仪的误差补偿方法及装置

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种基于陀螺仪的误差补偿方法及装置。

背景技术

目前，越来越多的电子设备出现在了人们的面前，为人们的工作生活提供了巨大的便利。其中，大量的电子设备都开始安装有陀螺仪，以使电子设备能够根据自身运动进行实时的运动监测。然而，在实践中发现，目前的陀螺仪在使用的过程中通常会因为各式各样的原因(如温度原因等)出现不一样的偏差，从而导致陀螺仪测量精度降低，进而影响了电子设备的使用。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种基于陀螺仪的误差补偿方法及装置，能够减少陀螺仪测量的误差，从而提高陀螺仪的测量精度。

本申请实施例第一方面提供了一种基于陀螺仪的误差补偿方法，包括：

获取所述陀螺仪的供电电压、所述陀螺仪的输出电压以及所述陀螺仪的温度值；

对所述供电电压进行平滑滤波，得到处理电压，并对所述温度值进行平滑滤波，得到处理温度值；

根据所述处理电压、所述输出电压以及所述处理温度值，计算补偿差值；

根据所述补偿差值对所述输出电压进行误差补偿，得到所述陀螺仪的误差补偿输出电压。

在上述实现过程中，在进行误差补偿时，先获取陀螺仪的供电电压、陀螺仪的输出电压以及陀螺仪的温度值；然后分别对供电电压和温度值进行平滑滤波，得到处理电压和处理温度值；进一步地，根据处理电压、输出电压以及处理温度值，计算补偿差值；最后根据补偿差值对输出电压进行误差补偿，得到陀螺仪的误差补偿输出电压，能够减少陀螺仪测量的误差，从而提高陀螺仪的测量精度。

进一步地，所述根据所述处理电压、所述输出电压以及所述处理温度值，计算补偿差值，包括：

根据所述处理电压和所述输出电压计算初始差值；

根据所述处理温度值对所述初始差值进行误差补偿，得到补偿差值。

在上述实现过程中，先根据处理电压和输出电压计算初始差值，然后根据处理温度值对初始差值进行误差补偿，得到补偿差值，计算方法简单，运算量少。

进一步地，根据所述处理电压和所述输出电压计算初始差值，包括：

根据所述处理电压计算目标电压；

计算所述目标电压和所述输出电压的差值，得到初始差值。

在上述实现过程中，可以根据处理电压和输出电压计算得到初始差值，能够实现后续供电电压和输出电压的误差补偿。

进一步地，计算所述补偿差值的公式为：

y(err)＝a

其中，y(err)为所述补偿差值，a

在上述实现过程中，通过上述公式计算补偿差值，能够结合处理温度值对供电电压和输出电压进行误差补偿计算。

进一步地，所述方法还包括：

根据预设温箱循环温度控制所述陀螺仪对应的温箱装置进行温度来回循环调整；

所述获取所述陀螺仪的供电电压、所述陀螺仪的输出电压以及所述陀螺仪的温度值，包括：

获取所述陀螺仪的供电电压和所述陀螺仪的输出电压；

获取所述温箱装置上温度传感器检测的温度值。

在上述实现过程中，通过温度来回循环调整，有利于后续结合温度值对供电电压和输出电压进行误差补偿计算。

本申请实施例第二方面提供了一种基于陀螺仪的误差补偿装置，所述基于陀螺仪的误差补偿装置包括：

获取单元，用于获取所述陀螺仪的供电电压、所述陀螺仪的输出电压以及所述陀螺仪的温度值；

滤波单元，用于对所述供电电压进行平滑滤波，得到处理电压，并对所述温度值进行平滑滤波，得到处理温度值；

计算单元，用于根据所述处理电压、所述输出电压以及所述处理温度值，计算补偿差值；

补偿单元，用于根据所述补偿差值对所述输出电压进行误差补偿，得到所述陀螺仪的误差补偿输出电压。

在上述实现过程中，在进行误差补偿时，获取单元先获取陀螺仪的供电电压、陀螺仪的输出电压以及陀螺仪的温度值；然后滤波单元分别对供电电压和温度值进行平滑滤波，得到处理电压和处理温度值；进一步地，计算单元根据处理电压、输出电压以及处理温度值，计算补偿差值；最后补偿单元根据补偿差值对输出电压进行误差补偿，得到陀螺仪的误差补偿输出电压，能够减少陀螺仪测量的误差，从而提高陀螺仪的测量精度。

进一步地，所述计算单元包括：

第一子单元，用于根据所述处理电压和所述输出电压计算初始差值；

第二子单元，用于根据所述处理温度值对所述初始差值进行误差补偿，得到补偿差值。

在上述实现过程中，第一子单元先根据处理电压和输出电压计算初始差值，然后第二子单元根据处理温度值对初始差值进行误差补偿，得到补偿差值，计算方法简单，运算量少。

进一步地，所述第一子单元包括：

第一计算模块，用于根据所述处理电压计算目标电压；

第二计算模块，用于计算所述目标电压和所述输出电压的差值，得到初始差值。

在上述实现过程中，可以根据处理电压和输出电压计算得到初始差值，能够实现后续供电电压和输出电压的误差补偿。

本申请实施例第三方面提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行本申请实施例第一方面中任一项所述的基于陀螺仪的误差补偿方法。

本申请实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本申请实施例第一方面中任一项所述的基于陀螺仪的误差补偿方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例一提供的一种基于陀螺仪的误差补偿方法的流程示意图；

图2为本申请实施例二提供的一种基于陀螺仪的误差补偿方法的流程示意图；

图3为本申请实施例三提供的一种基于陀螺仪的误差补偿装置的结构示意图；

图4为本申请实施例四提供的一种基于陀螺仪的误差补偿装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

请参看图1，图1为本申请实施例提供了一种基于陀螺仪的误差补偿方法的流程示意图。其中，该基于陀螺仪的误差补偿方法包括：

S101、获取陀螺仪的供电电压、陀螺仪的输出电压以及陀螺仪的温度值。

本申请实施例中，该方法应用于平衡车、智能小车、智能扫地机、智能机器人等领域的电子设备中的陀螺仪，对此本申请实施例不作限定。

本申请实施例中，陀螺仪，即陀螺仪传感器或者角运动检测装置，是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。

在实际应用中，对于机器人中的陀螺仪，在机器人通过陀螺仪(如超波导雷达、激光雷达、摄像头等)获取到周围环境信息之后，机器人如何走动，如何在一个平面上旋转一定的角度来按照规划的路线行动，陀螺仪在其中就启动重要作用，通过对角速率的积分即可得到角度，此时就可以在水平方向上完成特定的角度，通过本实施提供的误差补偿方法能够减小陀螺仪的使用误差，进而提升机器人运动的精确度。

本申请实施例中，陀螺仪的供电电压即为陀螺仪的电源电压，陀螺仪的温度值可以通过温度传感器获取。

在实际数据获取时，需要在全温区范围内(-40～85℃)采集陀螺仪的温度值、陀螺仪的输出电压和供电电压的原始数据。

本申请实施例中，陀螺仪的输出电压为Vo：

其中，Vdd是电源电压，

本申请实施例中，当陀螺仪为MEMS(Micro Electro Mechanical systems)陀螺仪时，由于MEMS是半导体工艺，对温度敏感，故MEMS陀螺仪实际的输出电压Vo为：

V

其中，ω是陀螺仪的输出角速率，T为温度值，Vdd是供电电压。

在步骤S101之后，还可以包括以下步骤：

S102、对供电电压进行平滑滤波，得到处理电压，并对温度值进行平滑滤波，得到处理温度值。

本申请实施例中，对供电电压和温度值分别进行平滑滤波处理，能够去除干扰数据，进而提升误差补偿的精度。

S103、根据处理电压、输出电压以及处理温度值，计算补偿差值。

本申请实施例中，陀螺仪的静态输出电压跟供电电压和温度值都有关系，因此，需要根据处理电压、输出电压以及处理温度值计算补偿差值。

作为一种可选的实施方式，计算补偿差值的公式为：

y(err)＝a

其中，y(err)为补偿差值，a

在上述实施方式中，补偿阶数和补偿系数可以为预先设定，对此本申请实施例不作限定。

S104、根据补偿差值对输出电压进行误差补偿，得到陀螺仪的误差补偿输出电压。

作为一种可选的实施方式，计算误差补偿输出电压y(θ)的公式为：

其中，V(ω)为陀螺仪的输出电压，y(err)为补偿差值。

本申请实施例中，该方法的执行主体可以为计算机、服务器等计算装置，对此本实施例中不作任何限定。

在本申请实施例中，该方法的执行主体还可以为智能手机、平板电脑等智能设备，对此本实施例中不作任何限定。

可见，实施本实施例所描述的基于陀螺仪的误差补偿方法，能够减少陀螺仪测量的误差，从而提高陀螺仪的测量精度。

实施例2

请参看图2，图2为本申请实施例提供的一种基于陀螺仪的误差补偿方法的流程示意图。如图2所示，其中，该基于陀螺仪的误差补偿方法包括：

S201、根据预设温箱循环温度控制陀螺仪对应的温箱装置进行温度来回循环调整。

本申请实施例中，预设温箱循环温度为预先设置，具体可以为：从-40℃～85℃来回循环，对此本申请实施例不作限定。

S202、获取陀螺仪的供电电压和陀螺仪的输出电压。

S203、获取温箱装置上温度传感器检测的温度值。

本申请实施例中，实施上述步骤S202～步骤S203，能够获取陀螺仪的供电电压、陀螺仪的输出电压以及陀螺仪的温度值。

在步骤S203之后，还包括以下步骤：

S204、对供电电压进行平滑滤波，得到处理电压，并对温度值进行平滑滤波，得到处理温度值。

S205、根据处理电压和输出电压计算初始差值。

作为一种可选的实施方式，根据处理电压和输出电压计算初始差值，可以包括以下步骤：

根据处理电压计算目标电压；

计算目标电压和输出电压的差值，得到初始差值。

在上述实施方式中，计算初始差值V(err)的公式可以为：

其中，V(Vdd)为陀螺仪的供电电压，V(ω)为陀螺仪的输出电压。

在步骤S205之后，还包括以下步骤：

S206、根据处理温度值对初始差值进行误差补偿，得到补偿差值。

作为一种可选的实施方式，计算补偿差值的公式为：

y(err)＝a

其中，y(err)为补偿差值，a

在上述实施方式中，n为补偿阶数，补偿阶数和补偿系数可以为预先设定，对此本申请实施例不作限定。

本申请实施例中，实施上述步骤S205～步骤S206，能够根据处理电压、输出电压以及处理温度值，计算补偿差值。

S207、根据补偿差值对输出电压进行误差补偿，得到陀螺仪的误差补偿输出电压。

作为一种可选的实施方式，对输出电压进行误差补偿的公式为：

其中，y(θ)为误差补偿输出电压，y(err)为补偿差值。

本申请实施例中，实施本该方法，能够对MEMS陀螺仪的两个相关因数(即供电电压和温度值)进行误差补偿处理，在实际使用中，供电电压各个温度下都有所不同，同时陀螺仪静态输出零偏直接影响因数，因此，通过该误差补偿算法，能够针对供电电压和陀螺的输出电压的差值进行温度补偿，增加了供电电压值采样，最后补偿后的误差补偿输出电压误差更小。

可见，实施本实施例所描述的基于陀螺仪的误差补偿方法，能够减少陀螺仪测量的误差，从而提高陀螺仪的测量精度。

实施例3

请参看图3，图3为本申请实施例提供的一种基于陀螺仪的误差补偿装置的结构示意图。如图3所示，该基于陀螺仪的误差补偿装置包括：

获取单元310，用于获取陀螺仪的供电电压、陀螺仪的输出电压以及陀螺仪的温度值。

滤波单元320，用于对供电电压进行平滑滤波，得到处理电压，并对温度值进行平滑滤波，得到处理温度值。

计算单元330，用于根据处理电压、输出电压以及处理温度值，计算补偿差值。

补偿单元340，用于根据补偿差值对输出电压进行误差补偿，得到陀螺仪的误差补偿输出电压。

本申请实施例中，对于基于陀螺仪的误差补偿装置的解释说明可以参照实施例1或实施例2中的描述，对此本实施例中不再多加赘述。

可见，实施本实施例所描述的基于陀螺仪的误差补偿装置，能够减少陀螺仪测量的误差，从而提高陀螺仪的测量精度。

实施例4

请一并参阅图4，图4是本申请实施例提供的一种基于陀螺仪的误差补偿装置的结构示意图。其中，图4所示的基于陀螺仪的误差补偿装置是由图3所示的基于陀螺仪的误差补偿装置进行优化得到的。如图4所示，计算单元330包括：

第一子单元331，用于根据处理电压和输出电压计算初始差值。

第二子单元332，用于根据处理温度值对初始差值进行误差补偿，得到补偿差值。

作为一种可选的实施方式，第一子单元311包括：

第一计算模块，用于根据处理电压计算目标电压。

第二计算模块，用于计算目标电压和输出电压的差值，得到初始差值。

作为一种可选的实施方式，计算补偿差值的公式为：

y(err)＝a

其中，y(err)为补偿差值，a

作为一种可选的实施方式，基于陀螺仪的误差补偿装置还包括：

温度调整单元350，用于根据预设温箱循环温度控制陀螺仪对应的温箱装置进行温度来回循环调整。

其中，该获取单元310包括：

第一获取子单元311，用于获取陀螺仪的供电电压和陀螺仪的输出电压。

第二获取子单元312，用于获取温箱装置上温度传感器检测的温度值。

本申请实施例中，对于基于陀螺仪的误差补偿装置的解释说明可以参照实施例1或实施例2中的描述，对此本实施例中不再多加赘述。

可见，实施本实施例所描述的基于陀螺仪的误差补偿装置，能够减少陀螺仪测量的误差，从而提高陀螺仪的测量精度。

本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行本申请实施例1或实施例2中任一项基于陀螺仪的误差补偿方法。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本申请实施例1或实施例2中任一项基于陀螺仪的误差补偿方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。