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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种微型动态倾角测量模组及其解算方法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：CN115560668B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-13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：202211398392.2，技术领域涉及：G01B7/30；该发明授权一种微型动态倾角测量模组及其解算方法是由赵立业;杨皓明;高昂;李宏生;黄丽斌;丁徐锴;杨万扣;陈锐锋设计研发完成，并于2022-11-09向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种微型动态倾角测量模组及其解算方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种微型动态倾角测量模组及其解算方法，该发明包括机械结构、电路和解算算法。该模组通过核心板和底板叠加的机械结构，总体尺寸厘米级。整体结构通过贴片工艺和合理规划正反面器件安装位置，将模组的整体温度保持在主控的运行温度，减少惯性传感器温度漂移带来的误差。嵌入式单片机主控芯片实现多种通信方式的数据输出，包括串口输出以及总线输出。运用卡尔曼滤波算法进行误差补偿和噪声滤波，实现估计倾角和测量倾角的融合得到稳定的最优估计倾角。动态输出数据包含惯性传感器六轴数据及解算的二轴倾角，具有体积小、精度高、鲁棒性强等优点。

本发明授权一种微型动态倾角测量模组及其解算方法在权利要求书中公布了：1.一种微型动态倾角测量模组，其特征在于，由嵌入式单片机主控芯片、惯性传感器、电源变压电路、电源指示灯、复位按键、外部时钟晶振和特殊接插接口组合而成；嵌入式单片机主控芯片设置在模组的正面，惯性传感器通过贴片工艺设置在模组中正对于所述嵌入式单片机主控芯片的背面，电源变压电路、电源指示灯、复位按键、外部时钟晶振设置在嵌入式单片机主控芯片的四周位置，设计采用四层板加工工艺； 所述的四层板的板层设计包括，顶层设置为信号层，顶层电源采用覆铜的方式；中间层一为地层，采用覆铜方法，使用信号层中数字地和模拟地分开布线；中间层二为电源层，采用覆铜方法，使用信号层；底层为信号层，底层走电源采用覆铜的方式；过孔内径为外径二分之一并使用通孔，将嵌入式单片机主控芯片放置顶层，电阻电容放置底层； 将模拟地和数字地通过0欧电阻相连； 通过嵌入式单片机主控芯片的散热传递到惯性传感器，将惯性传感器的整体温度保持在嵌入式单片机主控芯片的运行温度附近，将嵌入式单片机主控芯片外围的易发热电阻排布于惯性传感器外围，保证整体模组温度的一致性； 利用所述微型动态倾角测量模组进行基于卡尔曼滤波器的动态倾角解算方法包括：利用卡尔曼滤波的方法得到最优线性最小方差估计值，通过融合测量的方法修正陀螺仪的累积误差，提高模组在动态下角度测量的精度；倾角计算分为陀螺仪四元数倾角解算、加速度计测姿、基于卡尔曼滤波的倾角估计算法； 其中，惯性传感器里的陀螺仪输出角速度值计算倾角的过程是：对采集到的原始数据采用四元数求解姿态消除了陀螺仪用欧拉角求解姿态的奇异性；陀螺仪四元数倾角解算包括：采用惯性传感器里的三轴加速度计在静止条件下得到初始倾角，计算当前姿态矩阵并将其转化为四元数q，ωi为惯性系下角速度，ωie为地球自转角速度，ωen为导航系相对地球自转角速度，L为倾角，为旋转矩阵，姿态矩阵的角速率ω计算如下： 惯性传感器里的三轴加速度计测姿：当加速度计发生倾斜时，其三轴上的重力加速度会发生变化，进而计算出倾角； 基于卡尔曼滤波的倾角估计算法，包括如下步骤： 1‑1根据惯性传感器里的陀螺仪输出角速度值计算倾角的过程，设当前状态的预测，建立滤波系统的状态方程；根据四元数微分方程，反推倾角，将此倾角作为当前预测值；通过四阶龙格库塔法，求出当前时刻的姿态四元数，进而求出当前时刻的俯仰角、横滚角；G代表陀螺仪，T表示真值，k表示时刻，输出的预测角度是真实角度和误差角度的合成： 1‑2建立测量方程：根据加速度计测量的三轴重力场加速度算出当前时刻的倾角作为观测量；其中利用惯性传感器里的三轴加速度计作为静态倾角仪，通过测量重力场，求出姿态角中的俯仰角和横滚角； 1‑3通过加速度计计算出的倾角，A代表加速度计：1‑4设计滤波参数：过程噪声协方差Q，即陀螺仪预测姿态角过程中的过程误差协方差矩阵，通过实验方法得到，测量噪声协方差矩阵R通过融合更新计算得到；通过相互独立的零均值白噪声序列，分别计算出相邻两时刻角度估计的差值Δ： 1‑5步骤6‑4中两式相减，得到两时刻的融合误差，求融合误差协方差：

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