基于三轴加速度传感器的移动平台旋转角度测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于三轴加速度传感器的移动平台旋转角度测量方法；固定周期Δt读取三轴加速度传感器的值数据；第一步：根据加速度值ax(k)和加速度值ay(k)，计算加速度值a(k)；第二步：根据x加速度值ax(k)、加速度值ay(k)以及加速度值a(k)，计算加速度的角度值θ(k)；第三步：根据角度值θ(k)以及三轴加速度传感器距离左驱动轮和右驱动轮的轴线的距离L计算三轴加速度传感器的旋转半径R；第四步：根据三轴加速度传感器的旋转半径R和加速度值a(k)计算三轴加速度传感器的旋转角速度ω(k)；第五步：根据三轴加速度传感器的旋转角速度ω(k)计算三轴加速度传感器的旋转角度β(k)。
【专利说明】基于三轴加速度传感器的移动平台旋转角度测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及传感器与测量领域，尤其是一种基于三轴加速度传感器的移动平台旋转角度测量方法。
【背景技术】
[0002]在描述移动平台位置的时候，需要三个参数进行描述，一个是X轴坐标，一个是y轴坐标，还有就是绕Z轴的旋转角度。为了计算X轴坐标和I轴坐标，可安装三轴加速度传感器。加速度传感器测量X轴和I轴方向上的加速度，然后进行积分求得检测周期内X轴和I轴方向上的位移量，然后累计得到X轴坐标值和I轴坐标值。但是旋转角度的测量需要增加专业的角度传感器，这必然会增加系统成本以及系统的复杂度。因此，利用现有的三轴加速度传感器进行旋转角度测量，具有显著的实际应用意义。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种简单的基于三轴加速度传感器的移动平台旋转角度测量方法。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于三轴加速度传感器的移动平台旋转角度测量方法，包括移动平台，所述移动平台上设置有进行运动方向和速度驱动的左驱动轮和右驱动轮，对移动平台起到支撑作用的万向轮，以及用来采集加速度值的三轴加速度传感器；其特征是:每隔固定周期△〖，读取三轴加速度传感器采集的加速度值数据，所述加速度值数据包括移动平台在X轴方向上的加速度值ax(k)和移动平台在y轴方向上的加速度值ay(k);再根据以上所述的加速度值ax(k)和加速度值ay(k)进行如下的计算:第一步:根据X轴方向上的加速度值ax (k)和y轴方向上的加速度值ay (k),计算加速度值a(k);第二步:根据X轴方向上的加速度值ax(k)、y轴方向上的加速度值ay (k)以及加速度值a (k)，计算加速度的角度值Θ (k);第三步:根据角度值Θ (k)以及三轴加速度传感器距离左驱动轮和右驱动轮的轴线的距离L计算三轴加速度传感器的旋转半径R ;第四步:根据三轴加速度传感器的旋转半径R和加速度值a (k)计算三轴加速度传感器的旋转角速度ω (k);第五步:根据三轴加速度传感器的旋转角速度ω (k)计算三轴加速度传感器的旋转角度β (k)。
[0005]作为对本发明所述的基于三轴加速度传感器的移动平台旋转角度测量方法的改进:所述加速度值a(k)的计算遵循三角形法则数学关系，由三角形计算法则得出
【权利要求】
1.基于三轴加速度传感器的移动平台旋转角度测量方法，包括移动平台(5)，所述移动平台(5)上设置有进行运动方向和速度驱动的左驱动轮(I)和右驱动轮(2)，对移动平台(5)起到支撑作用的万向轮(3)，以及用来采集加速度值的三轴加速度传感器(4);其特征是:每隔固定周期△〖，读取三轴加速度传感器(4)采集的加速度值数据，所述加速度值数据包括移动平台(5)在X轴方向上的加速度值ax(k)和移动平台(5)在y轴方向上的加速度值ay (k)； 再根据以上所述的加速度值ax(k)和加速度值ay(k)进行如下的计算: 第一步:根据X轴方向上的加速度值ax(k)和y轴方向上的加速度值ay (k),计算加速度值a(k)； 第二步:根据X轴方向上的加速度值ax (k)、y轴方向上的加速度值ay (k)以及加速度值a (k)，计算加速度的角度值Θ (k)； 第三步:根据角度值Θ (k)以及三轴加速度传感器(4)距离左驱动轮(I)和右驱动轮(2)的轴线的距离L计算三轴加速度传感器(4)的旋转半径R ； 第四步:根据三轴加速度传感器(4)的旋转半径R和加速度值a(k)计算三轴加速度传感器(4)的旋转角速度ω (k)； 第五步:根据三轴加速度传感器(4)的旋转角速度ω (k)计算三轴加速度传感器(4)的旋转角度β (k)。
2.根据权利要求1所述的基于三轴加速度传感器的移动平台旋转角度测量方法，其特征是:所述加速度值a(k)的计算遵循三角形法则数学关系，由三角形计算法则得出
3.根据权利要求2所述的基于三轴加速度传感器的移动平台旋转角度测量方法，其特征是:所述加速度的角度值Θ (k)的计算遵循三角形法则数学关系，由三角函数计算法则得出
4.根据权利要求3所述的基于三轴加速度传感器的移动平台旋转角度测量方法，其特征是:所述三轴加速度传感器(4)的旋转半径R的计算通过如下步骤获得: 根据对三轴加速度传感器(4)以及左驱动轮(I)和右驱动轮(2)之间的轴线进行测量后获得距离L ； 再根据三轴加速度传感器(4)的旋转半径R和距离L的三角余弦关系得出
5.根据权利要求4所述的基于三轴加速度传感器的移动平台旋转角度测量方法，其特征是:所述移动平台(5)的旋转角速度ω (k)的计算通过如下步骤获得:根据向心加速度的公式得出 a (k) = R* ω (k)2，得到
6.根据权利要求5所述的基于三轴加速度传感器的移动平台旋转角度测量方法，其特征是:所述三轴加速度传感器(4)的旋转角度β (k)为积累量，根据所述的固定周期At得出β（k)=β(k-1)+ω(k)*Δt。
【文档编号】G01B21/22GK103591925SQ201310610615
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】邢明, 肖雄, 童逸舟, 刘瑜, 雷美珍 申请人:浙江理工大学