一种陀螺仪的零偏补偿方法与流程

1.本发明属于陀螺仪控制技术领域，具体涉及一种陀螺仪的零偏补偿方法。


背景技术：

2.陀螺仪是决定惯性系统精度的核心部件，其中近年来快速发展的硅微机械陀螺是一类难度较大的微机电系统(mems)，是属于硅的微机械加工与陀螺仪理论相结合的产物。
3.传统补偿方法是采用模拟的方式对传感器的输出信号进行校准和补偿，此方法存在一些缺点，如补偿元件同样受温度的影响；补偿精度受传感器的非线性误差的限制；局部温控的实现通常需要改变传感器的内部结构，材料或者增加额外的温控系统，实现较为复杂，所以控制补偿元件所在环境的精度来保证用于补偿陀螺仪的零偏量无法实施，如此造成了受温度影响的情况下，对陀螺仪进行零偏补偿的精度下降的问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提出能够克服环境温度对零偏补偿值产生波动影响的陀螺仪的零偏补偿方法。
5.为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种陀螺仪的零偏补偿方法，采用了如下所述的技术方案：
6.一种陀螺仪的零偏补偿方法，该方法包括：
7.连续检测清洁机器人的当前温度；
8.当所述当前温度与清洁机器人记录的标准温度之间的温差大于第一阈值时，根据标定温度补偿系数k_s与所述温差确定零偏补偿值；
9.通过所述零偏补偿值对现有的零偏量进行补偿，并通过补偿后的所述零偏量对清洁机器人进行偏移；
10.根据当前温度的值更新标准温度，使得补偿之后的零偏量与标准温度相对应。
11.进一步的，所述标定温度补偿系数k_s在清洁机器人静止时更新。
12.进一步的，所述标定温度补偿系数k_s是在所述温差大于第二阈值时更新。
13.进一步的，所述标定温度补偿系数k_s更新时的计算方法具体基于以下公式：
14.k_0＝(o_1k-o_0k)/(t_1k-t_0k)，
15.其中k_0为新的温度补偿系数，o_1k为当前从内存中读取的陀螺仪自身标定的零偏量，t_1k是读取o_1k时的温度；o_0k为上一次对温度补偿系数调整时从内存中读取的陀螺仪自身标定的零偏量，t_0k是读取o_0k时的温度，根据所述新的温度补偿系数k_0更新标定温度补偿系数k_s。
16.进一步的，所述温度补偿系数的更新具体包括：判断新的温度补偿系数k_0是否大于检验阈值，当新的温度补偿系数k_0小于等于检验阈值时，更新标定温度补偿系数k_s。
17.进一步的，所述温度补偿系数的更新方法包括：当标定温度补偿系数k_s不为零时，将所述新的温度补偿系数k_0和标定温度补偿系数k_s进行一阶低通滤波，并通过结果
更新所述标定补偿系数k_s。
18.进一步的，所述通过所述零偏补偿值对现有的零偏量进行补偿，具体是当温差大于所述第一阈值的状态达到预设时间，且所述标定温度补偿系数k_s不为零时进行。
19.进一步的，所述步骤根据标定温度补偿系数k_s与所述温差确定零偏补偿值，具体基于以下公式：
20.o_v＝k_s*(t_1-t_0)，
21.其中o_v为零偏补偿值，k_s为清洁机器人存储的标定温度补偿系数，t_1为计算零偏补偿值时的当前温度，t_0为确定零偏量o_1时更新的标准温度。
22.进一步的，通过所述零偏补偿值对现有的零偏量进行补偿，具体基于以下公式：o_1 ＝o_v，
23.o_1为零偏量，o_v为零偏补偿值。
24.进一步的，所述当前温度的更新频率为100hz，且所述当前温度和标准温度之间的温差大于第一阈值的判断，是当连续200个周期内的所述温差均大于所述第一阈值时做出的。
25.为解决上述问题，本技术还提供了一种陀螺仪的零偏补偿装置。
26.一种陀螺仪的零偏补偿装置，包括：
27.温度获取模块，用于连续检测清洁机器人的当前温度；
28.零偏补偿计算模块，用于当所述当前温度与清洁机器人记录的标准温度之间的温差大于预设值时，根据标定温度补偿系数k_s与所述温差确定零偏补偿值；
29.偏移模块，用于通过所述零偏补偿值对现有的零偏量进行补偿，并通过补偿后的所述零偏量对清洁机器人进行偏移；
30.标准温度更新模块，用于根据当前温度的值更新标准温度，使得补偿之后的零偏量与标准温度相对应。
31.与现有技术相比，本技术实施例主要有以下有益效果：通过设置温度补偿系数计算零偏补偿值，通过零偏补偿值调整零偏，之后再通过实时调整的零偏补偿值去对陀螺仪进行数据上的调整和补偿。本发明能够减少因温度变化而引起的陀螺仪零偏变化，从而避免角度漂移，提高清扫效率。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术中的方案，下面将对本技术实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1根据本技术的一种陀螺仪的零偏补偿方法的一个实施例的流程图；
34.图2是根据本技术的一种陀螺仪的零偏补偿装置的一个实施例的结构示意图；
35.图3是根据本技术的计算机设备的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体
的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
37.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
38.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
39.参考图1，示出了根据本技术的一种陀螺仪的零偏补偿方法的一个实施例的流程图。
40.一种陀螺仪的零偏补偿方法，该方法包括：
41.步骤s100：连续检测清洁机器人的当前温度；
42.步骤s200：当所述当前温度与清洁机器人记录的标准温度之间的温差大于第一阈值时，根据标定温度补偿系数k_s与所述温差确定零偏补偿值；
43.步骤s300：通过所述零偏补偿值对现有的零偏量进行补偿，并通过补偿后的所述零偏量对清洁机器人进行偏移；
44.步骤s400：根据当前温度的值更新标准温度，使得补偿之后的零偏量与标准温度相对应。
45.本技术实施例主要有以下有益效果：通过设置温度补偿系数计算零偏补偿值，通过零偏补偿值调整零偏，之后再通过实时调整的零偏补偿值去对陀螺仪进行数据上的调整和补偿。本发明能够减少因温度变化而引起的陀螺仪零偏变化，从而避免角度漂移，提高清扫效率。
46.进一步的，所述标定温度补偿系数k_s在清洁机器人静止时更新。
47.具体的，在清洁机器人运行过程中需要随时调用标定温度补偿系数k_s，并且温度补偿系数在这种情况下更新，波动大不宜进行更新。
48.进一步的，所述标定温度补偿系数k_s是在所述温差大于第二阈值时更新。
49.具体的，当标定温度补偿系数k_s大于预设值时更新，降低更新频率以使得零偏量的更新更为平滑，陀螺仪的输出数据更具参考性。
50.进一步的，所述标定温度补偿系数k_s更新时的计算方法具体基于以下公式：
51.k_0＝(o_1k-o_0k)/(t_1k-t_0k)，
52.其中k_0为新的温度补偿系数，o_1k为当前从内存中读取的陀螺仪自身标定的零偏量，t_1k是读取o_1k时的温度；o_0k为上一次对温度补偿系数调整时从内存中读取的陀螺仪自身标定的零偏量，t_0k是读取o_0k时的温度，根据所述新的温度补偿系数k_0更新标定温度补偿系数k_s。根据陀螺仪自身不同温度下的状态实对标定温度补偿系数k_s更新，并用更新的标定温度补偿系数k_s调整零偏量，以保证标定温度补偿系数k_s的精度。
53.进一步的，所述温度补偿系数的更新具体包括：判断新的温度补偿系数k_0是否大于检验阈值，当新的温度补偿系数k_0小于等于检验阈值时，更新标定温度补偿系数k_s。
54.进一步的，所述温度补偿系数的更新方法包括：当标定温度补偿系数k_s不为零时，将所述新的温度补偿系数k_0和标定温度补偿系数k_s进行一阶低通滤波，并通过结果更新所述标定补偿系数k_s。
55.具体的，温度补偿系数的更新是在机器静止的情况进行的，开机温度t_0和当前温度t_1的差值δt2大于预设值时，根据o_1k，当前从内存中读取的陀螺仪自身标定的零偏量；t_1k，读取o_1k时的温度；o_0k，上一次温度补偿系数调整时从内存中读取的陀螺仪自身标定的零偏量；t_0k，是读取o_0k时的温度计算新的温度补偿系数k_0。
56.如果开机温度t_0和当前温度t_1的差值δt2小于等于预设值时，则不确定第一动态温度补偿系数k_0。
57.如果新的温度补偿系数k_0小于第三阈值则确定计算新的温度补偿系数k_0成功，在此基础之上，如果新的温度补偿系数k_0并且从flash内读取的标定温度补偿系数k_s为0，将该新的温度补偿系数k_0进行储存。
58.如果新的温度补偿系数k_0小于等于第三阈值，则确定计算新的温度补偿系数k_0失败。
59.要更新补偿系数，但是要保证温度补偿系数的稳定性，防止温度补偿系数波动性更大。在标定温度补偿系数k_s不为0的情况下，更新过程是这样的，首先计算出新的温度补偿系数k_0，定义为一个中间变量，用新的温度补偿系数k_0和标定温度补偿系数k_s做一阶低通滤波，处理得到数值记为第三温度补偿系数k_f，之后，丢弃掉新的温度补偿系数k_0，通过第三温度补偿系数k_f的数值更新标定温度补偿系数k_s，之后丢弃第三温度补偿系数k_f，以完成更新过程，当需要算零偏补偿值的时候，来取温度补偿系数，这个时候如果温度补偿系数不是正在进行的话，提取更新标定温度补偿系数k_s，如果温度补偿系数正在更新，等待温度补偿系数更新完毕，再进行温度补偿系数k_s提取。
60.进一步的，所述通过所述零偏补偿值对现有的零偏量进行补偿，具体是当温差大于所述第一阈值的状态达到预设时间，且所述标定温度补偿系数k_s不为零时进行。
61.进一步的，所述步骤根据标定温度补偿系数k_s与所述温差确定零偏补偿值，具体基于以下公式：
62.o_v＝k_s*(t_1-t_0)，
63.其中o_v为零偏补偿值，k_s为清洁机器人存储的标定温度补偿系数，t_1为计算零偏补偿值时的当前温度，t_0为标准温度。
64.进一步的，通过所述零偏补偿值对现有的零偏量进行补偿，具体基于以下公式：o_1 ＝o_v，
65.o_1为零偏量，o_v为零偏补偿值。
66.进一步的，所述当前温度的更新频率为100hz，且所述当前温度和标准温度之间的温差大于第一阈值的判断，是当连续200个周期内的所述温差均大于所述第一阈值时做出的。
67.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，前述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)等非易失性存储介质，或随机存储记
忆体(random access memory，ram)等。
68.应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
69.在一个实施例当中，清洁机器人进入行走状态，此时清洁机器人内存中记载的标准温度为26摄氏度，清洁机器人以100hz的频率获取当前温度，并且判断当前温度和标准温度之间的温差是否超过第一阈值0.3摄氏度，当检测到当前温度为26.3度时，清洁机器人确定上述温差大于第一阈值0.3摄氏度，开始计时，在200个周期的时间段内，如果检测到所述温差小于第一阈值0.3摄氏度，则计时清零；
70.当计时时长达到了200个周期时，并且在此期间所述温差均超过了第一阈值0.3摄氏度，确定上次修订零偏量时记录的标准温度26摄氏度与当前温度之间的温差较大，有必要对零偏量进行修正。
71.此时在内存中读取零偏补偿值k_s＝0.01根据当前温度26.5摄氏度和标准温度26摄氏度，计算零偏补偿值o_v＝k_s*(t_1-t_0)也就是o_v＝0.01*(26.5-26)＝0.05。
72.之后根据零偏补偿值o_v对零偏量o_1进行补偿o_1 ＝o_v，也就是o_1＝0.11 0.005＝0.115。，并通过零偏量o_1＝0.115对陀螺仪进行补偿。之后通过o_0存储更新之前的零偏量
73.当清洁机器人静止时，根据当前温度27.5摄氏度，与标准温度26.5度的温度大于第二预设值0.5摄氏度，确定标定温度补偿系数k_s需要调整。
74.此时，新的温度补偿系数k_0＝(o_1k-o_0k)/(t_1k-t_0k)＝(0.115-0.11)/(27.5-26.5)＝0.005。其中k_0为新的温度补偿系数，o_1k为当前从内存中读取的陀螺仪自身标定的零偏量，o_1k是实时更新的，t_1k是读取o_1k时的温度；o_0k为上一次对温度补偿系数调整时从内存中读取的陀螺仪自身标定的零偏量，t_0k是读取o_0k时的温度。之后根据标定温度补偿系数k_s不为零，对k_0和k_s执行滤波，以获取第三温度补偿系数k_f＝0.0075，并通过第三温度补偿系数k_f＝0.0075更新标定温度补偿系数k_s。
75.进一步参考图2，作为对上述图1所示方法的实现，本技术提供了一种陀螺仪的零偏补偿装置的一个实施例，该装置实施例与图1所示的方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。
76.一种陀螺仪的零偏补偿装置，包括：
77.温度获取模块100，用于连续检测清洁机器人的当前温度；
78.零偏补偿计算模块200，用于当所述当前温度与清洁机器人记录的标准温度之间的温差大于预设值时，根据标定温度补偿系数k_s与所述温差确定零偏补偿值；
79.偏移模块300，用于通过所述零偏补偿值对现有的零偏量进行补偿，并通过补偿后的所述零偏量对清洁机器人进行偏移；
80.标准温度更新模块400，用于根据当前温度的值更新标准温度，使得补偿之后的零偏量与标准温度相对应。
81.本技术实施例主要有以下有益效果：通过设置温度补偿系数计算零偏补偿值，通过零偏补偿值调整零偏，之后再通过实时调整的零偏补偿值去对陀螺仪进行数据上的调整和补偿。本发明能够减少因温度变化而引起的陀螺仪零偏变化，从而避免角度漂移，提高清扫效率。
82.为解决上述技术问题，本技术实施例还提供计算机设备。具体请参阅图3，图3为本实施例计算机设备基本结构框图。
83.所述计算机设备6包括通过系统总线相互通信连接存储器61、处理器62、网络接口63。需要指出的是，图中仅示出了具有组件61-63的计算机设备6，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。其中，本技术领域技术人员可以理解，这里的计算机设备是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)、数字处理器(digital signal processor，dsp)、嵌入式设备等。
84.所述计算机设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述计算机设备可以与用户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板或声控设备等方式进行人机交互。
85.所述存储器61至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，所述存储器61可以是所述计算机设备6的内部存储单元，例如该计算机设备6的硬盘或内存。在另一些实施例中，所述存储器61也可以是所述计算机设备6的外部存储设备，例如该计算机设备6上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。当然，所述存储器61还可以既包括所述计算机设备6的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，所述存储器61通常用于存储安装于所述计算机设备6的操作系统和各类应用软件，例如一种陀螺仪的零偏补偿方法的程序代码等。此外，所述存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
86.所述处理器62在一些实施例中可以是中央处理器(central processing unit，cpu)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器62通常用于控制所述计算机设备6的总体操作。本实施例中，所述处理器62用于运行所述存储器61中存储的程序代码或者处理数据，例如运行所述一种陀螺仪的零偏补偿方法的程序代码。
87.所述网络接口63可包括无线网络接口或有线网络接口，该网络接口63通常用于在所述计算机设备6与其他电子设备之间建立通信连接。
88.本技术还提供了另一种实施方式，即提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一种陀螺仪的零偏补偿程序，所述一种陀螺仪的零偏补偿程序可被至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如上述的一种陀螺仪的零偏补偿方法的步骤。
89.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下
前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述的方法。
90.显然，以上所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本技术的较佳实施例，但并不限制本技术的专利范围。本技术可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本技术说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本技术专利保护范围之内。