[发明专利]基于时间序列分析的手机陀螺仪零偏动态补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于时间序列分析的手机陀螺仪零偏动态补偿方法，其实现步骤是：(1)构建平稳性检验序列；(2)计算平稳性检验序列逆总序数自由度；(3)确定平稳性检验序列平稳性；(4)根据平稳性检验序列的平稳性计算手机陀螺仪零偏补偿因子；(5)利用零偏补偿因子补偿手机陀螺仪输出数据。本发明通过时间序列分析的方法，检验手机陀螺仪的输出数据的平稳性，将数据平稳时零偏补偿因子设置为平稳性检验序列的均值，实现了对手机陀螺仪零偏误差的动态补偿，能够对长时间工作、处于运动状态的手机陀螺仪零偏误差进行有效补偿。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及目标定位技术领域中的一种基于时间序列分析的手机陀螺仪零偏动态补偿方法。本发明可用于对手机陀螺仪输出的零偏误差项进行动态补偿，提高手机陀螺仪输出精度。

背景技术

惯性导航技术是利用手机陀螺仪等惯性器件测量载体的相关数据来获得载体瞬时速度和瞬时位置数据的技术。其广泛应用于新兴科技领域(例如，虚拟现实技术)和与人类生活息息相关的安保、交通、紧急求援等方面。目前有成熟的技术来利用手机陀螺仪的输出角速度对载体进行姿态解算与更新。而对于手机陀螺仪输出数据的处理，尤其是零偏的补偿，尚没有成熟的解决方案。

成都希德电子电子信息技术有限公司在其申请的专利文献“一种陀螺仪零偏估计方法”(申请号：CN201610478593.1,申请公布号：CN106092140A)中提出了一种利用最小二乘法静态消除手机陀螺仪零偏的方法。该方法预先在手机陀螺仪静止状态下对其输出值进行最小二乘估计，得到一个固定的零偏补偿因子，再利用该固定的零偏补偿因子对手机陀螺仪工作时的输出值进行补偿。该方法存在的不足之处是：在手机陀螺仪长时间工作的情况下，手机陀螺仪的零偏误差会随着手机工作温度的提高发生改变，而预先计算的固定的零偏补偿值不能反应零偏误差随温度的变化情况，所以该方法不能对长时间工作状态下的手机陀螺仪零偏误差进行有效的补偿。

野拾(北京)电子商务有限公司在其申请的专利文献“一种基于手机陀螺仪定位的图片轮播方法及系统”(申请号：CN201610821681.7，申请公布号：CN106412256A)中提出了一种利用手机加速度计的输出值对手机陀螺仪零偏误差项进行补偿的方法。该方法利用手机加速度计的输出值计算手机姿态角，再将计算得到的姿态角和手机陀螺仪的输出值通过卡尔曼滤波得到零偏误差补偿后的输出值。该方法虽然能够对长时间工作的手机陀螺仪零偏误差项进行有效补偿，但是，该方法仍然存在的不足之处是：加速度计只能在手机静止状态下计算手机姿态角，当手机处于运动状态时，由加速度计计算得到的手机姿态角不准确，此时卡尔曼滤波后的值不能对手机陀螺仪零偏误差进行有效补偿，所以该方法不能对运动状态的手机陀螺仪的零偏误差进行有效补偿。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在不能对长时间工作的手机陀螺仪进行有效补偿，不能对运动状态下的手机陀螺仪进行补偿等不足，提出一种基于时间序列分析的手机陀螺仪零偏动态补偿方法。

实现本发明目的的思路是，利用时间序列分析的方法，检验手机陀螺仪的输出数据的平稳性，将数据平稳时零偏补偿因子设置为平稳性检验序列的均值，保持数据不平稳时零偏补偿因子不变；该方法的具体步骤包括如下：

实现本发明目的的具体步骤如下：

(1)构建平稳性检验序列：

将依次采集的手机陀螺仪输出数据200个按采集顺序构建平稳性检验序列；

(2)计算平稳性检验序列逆总序数的自由度：

利用时间序列分析方法，计算平稳性检验序列逆总序数的自由度；

(3)判断均值序列逆总序数自由度是否大于1.96，若是，则执行步骤(4)，否则，执行步骤(5)

(4)计算手机陀螺仪零偏补偿因子：