珠海魔方芯智联科技有限公司姜登科获国家专利权
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龙图腾网获悉珠海魔方芯智联科技有限公司申请的专利一种车载九轴陀螺仪获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119958539B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-04发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510010001.2,技术领域涉及:G01C21/16;该发明授权一种车载九轴陀螺仪是由姜登科;游晓玲;谢东航;古文杰设计研发完成,并于2025-01-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种车载九轴陀螺仪在说明书摘要公布了:本发明提供一种车载九轴陀螺仪,其包括九轴传感器单元、控制芯片、通信模块、电源管理单元、输入输出单元,九轴传感器单元包括:三轴加速度计,用于测量物体在X、Y、Z三个轴向的线性加速度,通过检测传感器在三个轴向上所受的力推算出物体的即时速度和相对位移;三轴陀螺仪,用于测量物体绕三个轴的角速度,直接反映物体的旋转状态和角加速度,获取物体在单位时间内的旋转信息;三轴地磁仪,用于检测地球磁场在X、Y、Z三个方向上的磁场分量,通过三维坐标系中的向量运算计算出磁场相对于传感器的多个地磁角。本发明通过多传感器融合技术,实时跟踪并推算出车辆的准确航向、速度、加速度及姿态,从而保障在各种复杂环境下的可靠导航。
本发明授权一种车载九轴陀螺仪在权利要求书中公布了:1.一种车载九轴陀螺仪,其特征在于,包括: 九轴传感器单元:用于监测车辆的角速度、加速度和方向信息,九轴传感器单元包括三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴地磁仪,九轴传感器单元通过AD转换器与控制芯片电性连接,用于将监测到的信号转换为电信号;其中,三轴加速度计用于测量物体在X、Y、Z三个轴向的线性加速度,通过检测传感器在三个轴向上所受的力,结合时间积分,推算出物体的即时速度和相对位移;三轴陀螺仪则用于测量物体绕三个轴的角速度,直接反映物体的旋转状态和角加速度,获取物体在单位时间内的旋转信息;三轴地磁仪用于检测地球磁场在X、Y、Z三个方向上的磁场分量,通过三维坐标系中的向量运算计算出磁场相对于传感器的多个地磁角; 控制芯片:用于接收并处理来自九轴传感器单元的电信号,执行惯导算法,分析车辆的相对位置和运动状态; 通信模块:用于与控制芯片连接,实现车辆与外界的双向通信,以及用于接收整车车速、加速度信号,并结合九轴陀螺仪传感器对车辆进行定位; 电源管理单元:用于管理车载九轴陀螺仪的电源供应,包括电池和电源管理芯片,电源管理芯片与控制芯片连接,用于管理终端的激活与休眠,同时在充电状态时向控制芯片反馈当前状态,控制芯片再对传感器和通信模块进行校准; 输入输出单元:包括触摸屏或具有指示灯的按键面板,用于接收用户输入的控制命令,并将控制芯片的反馈输出至用户; 在使用车载九轴陀螺仪进行数据处理时,包括:采集实时的三轴加速度、三轴角速度以及三轴地磁数据,对实时数据进行预处理;应用低通滤波器对预处理后的数据滤除高频噪声,使用加权平均技术对滤波后的数据进行处理;应用卡尔曼滤波技术进行实时状态估计; 应用卡尔曼滤波模块接收数据处理后的三轴加速度Ax,Ay,Az、三轴角速度Wx,Wy,Wz和三轴地磁数据Mx,My,Mz作为输入,通过结合基于已知运动模型的预测和基于传感器测量值的观测,不断更新并优化系统的状态估计;将经过卡尔曼滤波处理后的加速度、角速度以及地磁数据通过九轴融合算法进行融合,并采用四元数表示法,根据融合后的姿态数据计算物体的姿态信息;在得到四元数表示的姿态信息后,进一步解算出三轴欧拉角,为车辆的姿态监测和智能驾驶系统提供姿态数据; 其中,所述将经过卡尔曼滤波处理后的加速度、角速度以及地磁数据通过九轴融合算法进行融合,包括: 对接收到的三轴加速度数据Ax,Ay,Az、三轴角速度数据Wx,Wy,Wz和三轴地磁数据Mx,My,Mz分别进行卡尔曼滤波处理,以去除噪声和误差,得到滤波后的加速度数据Ax_f,Ay_f,Az_f、角速度数据Wx_f,Wy_f,Wz_f和地磁数据Mx_f,My_f,Mz_f; 定义状态向量,该向量包含表示物体姿态的四元数q0,q1,q2,q3,使用陀螺仪滤波后的角速度数据Wx_f,Wy_f,Wz_f作为控制输入,通过状态转移方程预测下一时刻的状态向量; 构建观测模型,该模型将加速度计滤波后的数据Ax_f,Ay_f,Az_f和磁力计滤波后的数据Mx_f,My_f,Mz_f与状态向量相关联; 使用扩展卡尔曼滤波算法,将预测的状态向量与通过观测模型得到的观测值进行融合;在融合过程中,利用加速度计和磁力计的数据来校正由陀螺仪积分得到的姿态估计; 从融合后的状态向量中提取四元数q0,q1,q2,q3,并通过四元数到欧拉角的转换公式,计算出物体的三轴欧拉角,包括航向角、俯仰角、横滚角; 输出融合后的姿态信息,包括三轴欧拉角和或四元数表示的姿态。
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