[发明专利]一种产品姿态测量系统

权利要求书

1.一种产品姿态测量系统，其特征在于，包括：上位机、自动升级装置、数据采集装置、数据处理装置、存储装置；

所述上位机将升级指令发送至自动升级装置，所述自动升级装置根据所述升级指令控制所述数据处理装置进行自动升级；

所述数据采集装置连接所述数据处理装置，所述数据采集装置用于采集待处理数据，并将所述待处理数据发送至所述数据处理装置，所述数据处理装置对所述待处理数据进行任务解算，得到已处理数据；其中，所述待处理数据包括载波相位测量值、加速度计测量值；

所述数据处理装置将所述已处理数据发送至所述存储装置，所述存储装置存储所述已处理数据；

所述存储装置的存储机制为将所述存储装置的内存池划分为等量的内存块，通过内存管理表对所述内存块进行管理；当需要在所述存储装置存储已处理数据时，内存管理表根据所述已处理数据的内存大小，基于内存池中可用的空间分配连续的内存块，每一个内存块分配给所述已处理数据的内存均为预设内存，所述预设内存为内存块内存减少1个字节大小之后的内存。

2.根据权利要求1所述的产品姿态测量系统，其特征在于，所述自动升级装置包括boot引导模块、主程序模块、标志位模块；

所述boot引导模块用于接收所述上位机发送的升级指令，并对所述升级指令进行校验，得到第一升级指令；

所述主程序模块用于写入所述第一升级指令，并通过跳转指令，将所述第一升级指令跳转到所述标志位模块；

所述标志位模块运行与所述第一升级指令对应的升级程序。

3.根据权利要求1所述的产品姿态测量系统，其特征在于，所述数据采集装置内设置有加速度计模块；

所述加速度计模块用于对产品进行倾斜检测，得到倾斜值。

4.根据权利要求3所述的产品姿态测量系统，其特征在于，所述数据处理模块内设置有IMU测量模块，所述IMU测量模块用于对所述倾斜值进行分析，确定倾斜角度。

5.根据权利要求4所述的产品姿态测量系统，其特征在于，还包括校准模块，所述校准模块用于按照预设方法对所述倾斜角度进行校准。

6.根据权利要求5所述的产品姿态测量系统，其特征在于，所述预设方法包括：

对所述倾斜值进行校准，得到校准后的加速度；

根据所述校准后的加速度计算得到倾斜角度。

7.根据权利要求6所述的产品姿态测量系统，其特征在于，对所述倾斜值进行校准，得到校准后的加速度包括：

失调和灵敏度的影响后，加速度计输出变化如下：

A_OUT[g]＝A_OFF+(Gain×A_ACTUAL) (3)

一种比较精确的校准方法是每个目标轴上取用两个点(三轴设计最多可取用六个点)；当某个轴处于+1g和-1g场中时，测得的输出如下：

A_+Ig[g]＝A_OFF+(1g×Gain)

A_-Ig[g]＝A_OFF-(1g×Gain) (4)

利用这两个点确定的失调和增益如下：

A_OFF[g]＝0.5×(A_+Ig+A_-Ig)

将(5)式带入(3)式可得到最终结果为：

利用重力加速度进行拟合

设x′，y′，z′为实际加速度分量，G₀为当地重力加速度值；理想情况下有下面的等式：

但测量有误差，设测量值为[x，y，z]，则测量值和实际值可以用下面的公式拟合；拟合方式为线性拟合，其中a′，b′，c′是比例因子，d′，e′，f为偏移因子；通过这条公式，可以把测量值“变成”实际值，标定加速度计的目标，确定[a′，b′，c′，d′，e′，f]这六个参数，使估计值更接近实际值；

将上式带入(7)式可得：

将上式展开，写成如下形式(椭球形式)：

ax²+by²+cz²+dx+ey+fz+g＝O

其中：

现在已经在静止状态测量出一些数据，记作[xn，yn，zn]，表示第n组测量值，对应的实际值都是重力G0；为了衡量参数的合适程度，引入误差函数Δn，表示第n个估计值与实际值的偏差，即：估计值和实际值的平方差的1/k倍；

Δn是第n组数据的偏差，引入整体偏差指数I：

I＝∑Δ_n²

用I分别对[a，b，c，d，e，f，g]求偏导，然后通通都要是0，这是I最小的必要条件；于是得到下面7条方程，对于[a，b，c，d，e，f，g]，都是线性方程，组合起来就是一组7*7的齐次线性方程组；

引入列向量v和pn，v为变量组，pn为系数组，将上式写成向量的形式：

经过变换，将上式写为如下形式：

最后通过求解以A为系数的齐次线性方程组，可求得向量[a，b，c，d，e，f，g]，进而算出最佳系数[a'，b'，c'，d'，e'，f']，带入到(8)式，得到校准后的加速度。