[发明专利]一种基于九轴IMU的姿态解算方法、装置及存储介质

说明书

本申请提供一种基于九轴IMU的姿态解算方法、装置及存储介质，姿态解算方法包括利用九轴IMU的陀螺仪、加速度计和磁力计输出的原始数据，标定三个内部模块的内部参数，借助标定内部参数，将原始数据转化为标定数据；对陀螺仪和加速度计标定数据进行数据融合，输出IMU的初步姿态数据；在基于磁修正时刻对应周期和姿态修正时刻对应周期的磁力和姿态数据修正算法中，利用重力矢量和权重值最高的磁场矢量修正陀螺仪漂移，输出IMU的最终姿态数据。通过长短周期的磁力和姿态数据的互相校正来对IMU姿态进行修正，抑制磁场干扰对姿态解算的不良影响，实现IMU姿态的准确、稳定输出，满足在室内复杂磁场环境中对IMU器件的应用需求。

技术领域

本申请涉及导航定位技术领域，具体而言，涉及一种基于九轴IMU的姿态解算方法、装置及存储介质。

背景技术

随着信息技术和经济建设的发展，交通运输、工业、农业、测绘等领域对导航技术提出了更高的要求，通过IMU姿态解算方法，对九轴IMU（Inertial measurement unit，惯性测量单元）输出的加速度计（Acc）、陀螺仪（Gyro）和磁力计（Mag）的原始数据进行综合分析计算，使算法稳定地向上位机输出IMU器件三自由度旋转量的姿态数据，可以广泛应用于导航定位等领域。

传统的姿态解算方法，是借助于陀螺仪的三轴角速度数据，通过计算可以得到IMU的实时姿态信息。但是，单纯依靠累积运算，长期下来会有一定漂移，导致姿态解算结果有偏差。因此，对于九轴IMU器件来说，需要借助加速度计和磁力计来定期或不定期地进行姿态校正，以期望输出准确的姿态数据。

但是真实的室内场景具有复杂的磁场环境，IMU器件的磁力计容易受其干扰影响，当磁力计输出不准确的数据时，将明显影响传统的姿态解算方法，受干扰严重时，将直接导致校正失败，姿态数据错误。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种基于九轴IMU的姿态解算方法、装置及存储介质，能够通过长短周期磁力和姿态数据的互相校正来对IMU姿态进行修正，抑制磁场干扰对姿态解算的不良影响，进而实现了IMU姿态的准确、稳定输出，满足了在室内复杂磁场环境中对IMU器件的应用需求。

第一方面，本申请提供了一种基于九轴IMU的姿态解算方法，所述姿态解算方法包括：

基于获取到的九轴IMU的陀螺仪、加速度计和磁力计的原始数据，分别得到经过标定后的陀螺仪标定数据、加速度计标定数据和磁力计标定数据；

对得到的陀螺仪标定数据和加速度计标定数据进行数据融合，得到初步姿态数据；

确定一个表征磁场时间统计和空间统计的磁场矢量-权重值集合；

将加速度计标定数据和磁力计标定数据转换成用于矢量描述的加速度矢量和磁场矢量；

当到达预设的磁力修正时刻时，根据所述初步姿态数据和当前磁力修正时刻获得的磁场矢量对所述磁场矢量-权重值集合进行修正，得到修正后的磁场矢量-权重值集合；

当到达预设的姿态修正时刻时，根据修正后的磁场矢量-权重值集合中权重值最高的磁场矢量以及当前处于静止状态的加速度计的加速度矢量，对所述初步姿态数据进行修正，得到最终姿态数据，其中，所述姿态修正时刻对应周期是所述磁力修正时刻对应周期的整数倍。

优选地，所述对得到的陀螺仪标定数据和加速度计标定数据进行数据融合，得到初步姿态数据，包括：

根据上一采样时刻已计算得到的初步姿态数据，结合获得的当前采样时刻陀螺仪标定数据，计算得到当前采样时刻的候选初步姿态数据；

若所述九轴IMU处于非静止状态，则基于所述候选初步姿态数据对所述初步姿态数据进行更新，得到更新后的初步姿态数据；

若所述九轴IMU处于静止状态，由当前采样时刻的加速度计标定数据确定在IMU初始坐标系下的当前采样时刻重力矢量；