[发明专利]用于检测物体翻滚的方法和装置

说明书

本发明涉及测量技术，特别涉及一种用于检测物体翻滚的方法以及实现该方法的测量装置。按照本发明一个实施例的利用固定于待测物体上的加速度计和陀螺仪来检测物体翻滚的方法包含下列步骤：根据加速度计测量得到的加速度确定待测物体的侧翻程度是否超出正常范围；如果超出正常范围，则根据陀螺仪测量得到的角速度确定待测物体是否发生翻滚；以及如果确定发生翻滚，则输出指示待测物体发生翻滚的信号。

技术领域

本发明涉及测量技术，特别涉及一种用于检测物体翻滚的方法以及实现该方法的测量装置。

背景技术

在空间飞行器的惯性测量系统、车辆船舶的倾斜测量、机器人的平衡姿态检测和机械臂伸展确定等许多方面都需要测量物体的倾斜和方向等姿态参数。

随着微机电系统(MEMS)技术的发展，将MEMS传感器应用到姿态检测系统上的条件日益成熟。基于MEMS技术的加速度传感器和陀螺仪具有抗冲击力强、可靠性高、寿命长和成本低等优点，是适于构建姿态检测系统的惯性传感器。利用MEMS陀螺仪和加速度传感器等惯性传感器组成的测量系统能够通过对重力矢量夹角和系统转动角速度进行测量，从而实时、准确地检测系统的偏转程度。

翻滚检测是姿态检测的一个重要的应用方面。为了确保物体始终保持合适姿态，准确、可靠和实时的翻滚检测是必需的。但是现有的惯性测量系统结构都比较复杂，通常是针对诸如运载工具和机器人之类的高精度应用而设计的，系统能耗大并且成本下降幅度也有限。另一方面，诸如单轮电动车和电动平衡车之类的消费类产品正风靡全球市场，这类消费级应用的特点是对成本高度敏感，与此同时又需要较高的可靠性以确保产品的安全性。对于业界来说，提供一种在成本、精度、能耗和可靠性等诸多方面均能达到令人满意的水准的技术方案将是一个巨大的挑战，而市场对于这样的技术方案又是迫切需要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测物体翻滚的方法，其具有实现成本低和可靠性高等优点。

按照本发明一个实施例的利用固定于待测物体上的加速度计和陀螺仪来检测物体翻滚的方法包含下列步骤：

根据加速度计测量得到的加速度确定待测物体的侧翻程度是否超出正常范围；

如果超出正常范围，则根据陀螺仪测量得到的角速度确定待测物体是否发生翻滚；以及

如果确定发生翻滚，则输出指示待测物体发生翻滚的信号。

优选地，在上述方法中，所述侧翻程度以下列参数来表征：

待测物体的第一坐标轴与地面坐标系的第一坐标轴的夹角，所述地面坐标系的第一坐标轴平行于重力加速度的方向；以及

待测物体的第二坐标轴与地面坐标系的第二坐标轴的夹角。

优选地，在上述方法中，所述角速度为待测物体围绕其第二坐标轴旋转的角速度。

优选地，在上述方法中，确定待测物体的侧翻程度是否超出正常范围的步骤包括：

如果待测物体的第一坐标轴与地面坐标系的第一坐标轴的夹角大于预设的第一阈值，则以更快的采样频率测量待测物体的加速度；

如果待测物体的第一坐标轴与地面坐标系的第一坐标轴的夹角大于预设第二阈值并且待测物体的第二坐标轴与地面坐标系的第二坐标轴的夹角大于预设的第三阈值，则确定待测物体的侧翻程度超出正常范围并且启动陀螺仪工作，其中所述第二阈值大于所述第一阈值。

优选地，在上述方法中，其中，确定是否发生翻滚的步骤包括：

如果角速度大于预设的第四阈值，则确定待测物体发生高速翻滚；

如果角速度小于或等于第四阈值并且待测物体的第一坐标轴与地面坐标系的第一坐标轴的夹角大于预设的第五阈值，则确定待测物体发生低速翻滚。