[发明专利]用于确定物体姿态的方法及装置

权利要求书

1.一种用于确定物体姿态的方法，包括：

接收重力加速度信号以及地磁场信号，所述重力加速度信号与所述地磁场信号响应于物体的姿态的变化而变化；

基于所述重力加速度信号确定物体坐标系中的重力场表示，基于所述地磁场信号确定物体坐标系中的地磁场表示；

基于所述物体坐标系中的所述重力场表示与所述地磁场表示计算所述物体坐标系与地球坐标系之间的坐标系转换参数；

基于所述坐标系转换参数确定所述物体的姿态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过装载在物体上的加速度传感器测得所述重力加速度信号，以及通过装载在物体上的磁强计测得所述地磁场信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重力加速度信号至少包括沿相互正交的三个测量轴测量的重力加速度测量值，所述地磁场信号至少包括沿相互正交的三个测量轴测量的地磁场测量值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定重力场表示与地磁场表示的步骤进一步包括：

基于所述物体坐标系中的重力场表示确定所述物体坐标系中的重力场表示与地球坐标系中的重力场表示的对应关系；

基于所述物体坐标系中的地磁场表示确定所述物体坐标系中的地磁场表示与地球坐标系中的地磁场表示的对应关系。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述地球坐标系是东北天坐标系，所述重力场表示为所述东北天坐标系中的U轴，而所述地磁场在地平面的投影矢量表示为所述东北天坐标系中的N轴。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算坐标系转换参数的步骤进一步包括：

采用四元数参数计算所述坐标系转换参数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计算坐标系转换参数的步骤进一步包括：

对坐标系转换方程V’＝QVQ^-1进行求解以得到所述坐标系转换参数，其中，Q代表四元数形式的所述坐标系转换参数，V代表任一矢量在物体坐标系中的表示，而V’代表所述任一矢量在地球坐标系中的表示。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述求解坐标系转换方程进一步包括：

基于所述物体坐标系中的重力场表示确定所述物体坐标系中的重力场表示与地球坐标系中的重力场表示的对应关系；

基于所述物体坐标系中的地磁场表示确定所述物体坐标系中的地磁场表示与地球坐标系中的地磁场表示的对应关系；以及

将所述对应关系代入所述坐标系转换方程以求解所述坐标系转换参数。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述坐标系转换参数确定物体的姿态的步骤还包括：

基于所述坐标系转换参数显示所述物体。

10.一种用于确定物体姿态的装置，包括：

接收模块，用于接收重力加速度信号以及地磁场信号，所述重力加速度信号与所述地磁场信号响应于物体的姿态的变化而变化；

第一确定模块，用于基于所述重力加速度信号确定物体坐标系中的重力场表示，基于所述地磁场信号确定物体坐标系中的地磁场表示；

转换模块，用于基于所述物体坐标系中的所述重力场表示与所述地磁场表示计算所述物体坐标系与地球坐标系之间的坐标系转换参数；

第二确定模块，用于基于所述坐标系转换参数确定所述物体的姿态。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：

加速度传感器，其装载在所述物体上，用于测量所述重力加速度并生成所述重力加速度信号；

磁强计，其装载在所述物体上，用于测量地磁场并生成所述地磁场信号。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述重力加速度信号至少包括沿相互正交的三个测量轴测量的重力加速度测量值，所述地磁场信号至少包括沿相互正交的三个测量轴测量的地磁场测量值。

13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块进一步用于：

基于所述物体坐标系中的重力场表示确定所述物体坐标系中的重力场表示与地球坐标系中的重力场表示的对应关系；

基于所述物体坐标系中的地磁场表示确定所述物体坐标系中的地磁场表示与地球坐标系中的地磁场表示的对应关系。