CN103884869A

CN103884869A - 一种校正传感器偏差的方法和装置

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Publication number: CN103884869A
Application number: CN201210555118.1A
Authority: CN
Inventors: 孙晓磊
Original assignee: Beijing Baidu Netcom Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Baidu Netcom Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明提供了一种校正传感器偏差的方法和装置，其中方法包括：S1、获取通过GPS得到的单位时间间隔的测量值差，以及通过传感器得到的单位时间间隔的所述测量值差；S2、依据步骤S1得到的测量值差，确定通过GPS得到的测量值差和通过传感器得到的所述测量值差的函数关系；S3、利用所述函数关系对传感器得到的测量值进行校正；其中，当所述传感器为加速度传感器时，所述测量值差为速度差，所述测量值为速度；或者，所述测量值差为位移差，所述测量值为位移；当所述传感器为速度传感器时，所述测量值差为位移差，所述测量值为位移。本发明能够校正加速度传感器所提供的速度和移动距离信息的误差，以及速度传感器所提供的移动距离信息的误差。

Description

一种校正传感器偏差的方法和装置

【技术领域】

本发明涉及传感器技术，尤其涉及一种校正传感器偏差的方法和装置。

【背景技术】

如今加速度传感器的应用已经十分广泛，在众多的终端电子设备中都安装有加速度传感器来为提供相应的服务，例如，在很多品牌的手机中设置有加速度传感器，来为用户提供移动的速度和距离等相关信息。但由于使用产生的老化以及磨损等问题，加速度传感器难免会存在一些偏差，导致其提供的速度和移动距离等信息也存在一定误差。而速度传感器通常则应用于汽车等交通工具中，同样，速度传感器存在的偏差会导致其提供的移动距离信息也存在一定误差。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种校正传感器偏差的方法和装置，能够校正加速度传感器所提供的速度和移动距离信息的误差，以及速度传感器所提供的移动距离信息的误差。

具体技术方案如下：

一种校正传感器偏差的方法，该方法包括：

S1、获取通过GPS得到的单位时间间隔的测量值差，以及通过传感器得到的单位时间间隔的所述测量值差；

S2、依据步骤S1得到的测量值差，确定通过GPS得到的测量值差和通过传感器得到的所述测量值差的函数关系；

S3、利用所述函数关系对传感器得到的测量值进行校正；

其中，当所述传感器为加速度传感器时，所述测量值差为速度差，所述测量值为速度；或者，所述测量值差为位移差，所述测量值为位移；

当所述传感器为速度传感器时，所述测量值差为位移差，所述测量值为位移。

根据本发明一优选实施例，所述步骤S1中，获取通过GPS得到的单位时间间隔的测量值差之前，还包括：

判断通过GPS得到的测量值差的精度，若通过GPS得到的测量值差的精度未达到预设阈值，则忽略该GPS数据。

根据本发明一优选实施例，所述步骤S2具体包括：

S21、依据通过GPS得到的测量值差和通过传感器得到的所述测量值差，确定预设的所述函数关系中各参数的值；

S22、依据获取的多组各参数的值，确定一组最优参数值作为传感器的校正参数。

根据本发明一优选实施例，当所述传感器为加速度传感器时，若所述测量值差为速度差，则所述预设的函数关系为一元一次多项式关系；若所述测量值差为位移差，则所述预设的函数关系为一元二次多项式关系；

当所述传感器为速度传感器时，所述预设的函数关系为一元一次多项式关系。

根据本发明一优选实施例，在所述步骤S22中，将多组参数中同一参数的平均值作为该同一参数的最优参数值；或者，确定参数的最优参数值，使得最优参数值和获取的该参数的多组值的方差最小。

一种校正传感器偏差的装置，该装置包括：

数据采集单元，用于获取通过GPS得到的单位时间间隔的测量值差，以及通过传感器得到的单位时间间隔的所述测量值差；

参数计算单元，用于依据所述数据采集单元得到的测量值差，确定通过GPS得到的测量值差和通过传感器得到的所述测量值差的函数关系；

校正单元，用于利用所述函数关系对传感器得到的测量值进行校正；

根据本发明一优选实施例，所述数据采集单元在获取通过GPS得到的单位时间间隔的测量值差之前，还执行：

根据本发明一优选实施例，所述参数计算单元具体执行：

依据通过GPS得到的测量值差和通过传感器得到的所述测量值差，确定预设的所述函数关系中各参数的值；

依据获取的多组各参数的值，确定一组最优参数值作为传感器的校正参数。

根据本发明一优选实施例，所述参数计算单元确定一组最优参数值作为传感器的校正参数时，将多组参数中同一参数的平均值作为该同一参数的最优参数值；或者，确定参数的最优参数值，使得最优参数值和获取的该参数的多组值的方差最小。

由以上技术方案可以看出，本发明通过预设GPS获取到的速度与加速度传感器得到的速度的函数关系，以及GPS获取到的距离与加速度传感器得到的距离的函数关系，来获得相应的校正参数，以对加速度传感器得到的速度和距离进行利用对应的函数关系进行校正。本发明能够校正加速度传感器提供的速度和移动距离信息的误差，以及速度传感器所提供的移动距离信息的误差。

【附图说明】

图1为本发明实施例一所提供的校正传感器偏差的方法流程图；

图2为本发明实施例二所提供的校正传感器偏差的方法流程图；

图3为本发明实施例三所提供的校正传感器偏差的装置示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

加速度传感器由于老化、磨损，或者由于个体差异等其他因素，其获得的加速度往往会存在一定的偏差。通常情况下，这种偏差是固定的，即加速度传感器每次获得的加速度都会存在一个固定的偏差，因此，导致加速度传感器根据其获得的加速度所推算出来的其所在设备的速度以及移动的距离都存在误差。本发明利用GPS所得到的数据来校正由于加速度传感器的固定偏差导致的加速度传感器推算的速度以及距离的误差。

实施例一

图1为本发明实施例一所提供的校正传感器偏差的方法流程图，如图1所示，该方法包括：

S101、获取通过GPS得到的单位时间间隔的速度差Vg，以及通过加速度传感器得到的单位时间间隔的速度差Vs。

通过GPS可以获取其所在电子设备当前的速度，通常GPS芯片会每隔固定时间间隔就会获取一次当前速度，例如，每隔1s获取一次当前的速度，以GPS的该时间间隔作为单位时间间隔，通过GPS所获取相邻的两个速度便能得到其所在电子设备在该单位时间间隔的速度差Vg。

与GPS类似，加速度传感器同样每隔一定的时间间隔就会获取一次当前的加速度，通常，这个时间间隔比GPS的输出时间间隔时长要短很多，即，若以GPS的输出时间间隔作为单位时间间隔，则在一个单位时间间隔内，加速度传感器会获取多次当前的加速度。若加速度传感器在单位时间间隔内获取了n次当前的加速度，则在该单位时间间隔通过加速度传感器得到的速度差

其中，T_k为第k-1次至第k次获取加速度之间的时间间隔，a_k为第k次所获取的加速度。

更进一步地，在获取通过GPS得到的单位时间间隔的速度差Vg之前，还可以先判断当前GPS数据的精度，若GPS数据的精度未达到预设阈值，则忽略该GPS数据。GPS数据的精度可以依据位置精度强弱度PDOP（PositionDilution of Precision），也可以依据水平精度因子HDOP（Horizontal Dilutionof Precision）来获得，或者综合GPS卫星数、PDOP、HDOP和信噪比来获得。这部分为现有技术，在此不过多赘述。

S102、根据所获取的Vg和Vs，获得预设的Vg和Vs的函数关系中的各个参数值，并根据所获得的多组参数值，得到一组最优参数作为加速度传感器推算速度的校正参数。

为了能够利用GPS得到的速度差Vg来对加速度传感器的得到的速度差Vs进行校正，需要预设Vg与Vs的函数关系，之后再通过Vg与Vs的具体值，求解所设函数中的各个参数来得到校正参数。函数关系可以根据需要进行设定，可以但不限于是多项式、对数式、幂次式等，由于加速度与速度是线性关系，本发明提供下述一种优选实施方式：

设定Vg与Vs的函数关系为一元一次多项式，即Vg=b*Vs+c，其中，b与c即为待解的校正参数。由于有两个待解的校正参数，因此通过两组Vg和Vs的值便能解出b和c的值。可以通过多组Vg和Vs来得到多组b和c的值，以便能够根据多组b和c求出一组最优的校正参数。

根据多组预设的Vg和Vs的函数关系中的各个参数值得到一组最优参数可以通过下述方法来实现：

将所获得的多组预设的Vg和Vs的函数关系中的各个参数值的平均值作为最优参数；或者，也可以计算一组与所获得的多组预设的Vg和Vs的函数关系中的各个参数值方差最小的参数作为最优参数，即，使得最优参数与所获得的多组预设的Vg和Vs的函数关系中的各个参数的离散程度最小。例如，以步骤S102中设定的Vg=b*Vs+c为例，可以通过所获得的多组b和c的值，求出一组b和c的平均值作为最优参数，或者，也可以求出一组b和c的值作为最优参数，使得该组最优参数与所获得的多组b和c的方差最小。

S103、根据所获得的加速度传感器推算速度的校正参数以及预设的Vg和Vs的函数关系，来对加速度传感器得到的速度进行校正。

最后，可以用所获得的最优参数来校正加速度传感器所得到的速度。通常，加速度传感器通过上一时刻得到的速度以及所经过的一段时间内的速度差来推算某一时刻的速度，因此，对加速度传感器推算得到速度进行校正实质也就是对速度差进行校正，所以，可以直接用所得到的最优参数校正加速度传感器推算得到的速度。以Vg=b*Vs+c例，若加速度传感器推算得到的某一时刻的速度为V，则将其修正为b*V+c，其中b和c为所得到的最优参数。

实施例二

图2为本发明实施例二所提供的校正传感器偏差的方法流程图，如图2所示，该方法包括：

S201、获取通过GPS得到的单位时间间隔的移动距离Lg，以及加速度传感器得到的单位时间间隔的移动距离Ls。

通过GPS可以得到其所在电子设备当前的位置坐标，通过GPS可以获取其所在电子设备当前的位置坐标，通常GPS芯片会每隔固定时间间隔就会获取一次当前速度，例如，每隔1s获取一次当前的位置坐标，以GPS的该时间间隔作为单位时间间隔，通过GPS所获取相邻的两个位置坐标便能推算得到其所在电子设备在该单位时间间隔的移动的距离Lg。

通常，加速度传感器会在这样的一个单位时间间隔内获取多次其所在电子设备当前的加速度，同时，再根据该单位时间间隔起始时的初速度便能推算得到其所在电子设备在该单位时间间隔内移动的距离Ls。

更进一步地，在获取通过GPS得到的单位时间间隔的移动距离Lg之前，还可以先判断当前GPS数据的精度，若GPS数据的精度未达到预设阈值，则忽略该GPS数据。GPS数据的精度可以依据位置精度强弱度PDOP（PositionDilution of Precision），也可以依据水平精度因子HDOP（Horizontal Dilutionof Precision）来获得，或者综合GPS卫星数、PDOP、HDOP和信噪比来获得。这部分为现有技术，在此不过多赘述。

S202、根据所获取的Lg和Ls，算出预设的Lg和Ls的函数关系中的各个参数，并根据所获得的多组参数值，得到一组最优参数作为加速度传感器推算的移动距离的校正参数。

为了能够利用GPS得到的移动距离Lg来对加速度传感器的得到的移动距离Ls进行校正，需要预设Lg与Ls的函数关系，之后再通过Lg与Ls的具体值，求解所设函数中的各个参数来得到校正参数。函数关系可以根据需要进行设定，可以但不限于是多项式、对数式、幂次式等，由于加速度与距离存在二次幂的关系，本发明提供下述一种优选实施方式：

设定Lg与Ls的函数关系为一元二次多项式，即Lg=d*Ls²+e*Ls+f，其中，d、e和f即为待解的校正参数。由于有两个待解的校正参数，因此通过两组Lg和Ls的值便能解出b和c的值。可以通过多组Lg和Ls来求出多组d、e和f的值，以便能够根据多组d、e和f求出一组最优的校正参数。

根据多组预设的Lg和Ls的函数关系中的各个参数值得到一组最优参数可以通过下述方法来实现：

将所获得的多组预设的Lg和Ls的函数关系中的各个参数值的平均值作为最优参数；或者，也可以计算一组与所获得的多组预设的Lg和Ls的函数关系中的各个参数值方差最小的参数作为最优参数，即，使得最优参数与所获得的多组预设的Lg和Ls的函数关系中的各个参数的离散程度最小。例如，以步骤S202中设定的Lg=d*Ls²+e*Ls+f为例，可以通过所获得的多组d、e和f的值，求出一组d、e和f的平均值作为最优参数，或者，也可以求出一组d、e和f的值作为最优参数，使得该组最优参数与所获得的多组d、e和f的方差最小。

S203、根据所获得的加速度传感器推算移动距离的校正参数以及预设的Lg和Ls的函数关系，来对加速度传感器得到的移动距离进行校正。

最后，可以用所获得的最优参数来校正加速度传感器所得到的单位时间间隔移动的距离，加速度传感器所推算得到的在某一时段内的移动距离实质是多个单位时间间隔的移动距离之和，因此，对单位时间间隔的移动距离进行校正，便能消除加速度传感器所推算得到的某一时段内移动距离的误差。以Lg=d*Ls²+e*Ls+f例，若加速度传感器得到的某一单位时间间隔的移动的距离为Ls，则将其修正为d*Ls²+e*Ls+f，其中d、e和f为所得到的最优参数。

上述为本发明提供的校正传感器偏差的方法，其中，实施二所提供的方法还可以用于校正速度传感器的所得到的移动距离的误差。速度传感器通常用在汽车等交通工具上，能够实时获得其所在设备当前的速度，同时，能够根据其已获得的速度推算出一段时间内其所在设备移动的距离。若速度传感器获得的速度存在固定的偏差，则会导致其所推算出的移动距离也存在误差，利用本发明实施例二所提供的方法可以校正速度传感器所得到的移动距离的误差，其中，由于速度与位移是线性关系，可以将通过GPS得到的单位时间间隔的移动距离Lg和速度传感器得到的单位时间间隔的移动距离Ls的函数关系预设为一元一次多项式，即Lg=b*Ls+c。

实施例三

图3为本发明实施例三所提供的校正传感器偏差的装置示意图，如图3所示，该装置包括：数据采集单元10、参数计算单元20和校正单元30。

数据采集单元10，用于获取通过GPS得到的单位时间间隔的测量值差，以及通过传感器得到的单位时间间隔的所述测量值差，所述测量值差为速度差或位移差。

数据采集单元10可以获取GPS得到的其所在电子设备当前的速度以及当前的位置坐标，通常GPS芯片会每隔固定时间间隔就会获取一次当前速度以及当前的位置坐标，例如，每隔1s获取一次当前的速度以及当前的位置坐标，以GPS的该时间间隔作为单位时间间隔，通过GPS所获取相邻的两个速度便能得到其所在电子设备在该单位时间间隔的速度差Vg，获取相邻的两个位置坐标便能推算得到其所在电子设备在该单位时间间隔的移动的距离Lg。

数据采集单元10还可以获取加速度传感器得到的单位时间间隔的速度差Vs和(或)单位时间间隔移动的距离Ls。通常，加速度传感器会在这样的一个单位时间间隔内获取多次其所在电子设备当前的加速度，可推算出在该单位时间间隔内的速度差Vs，同时，通过加速度再根据该单位时间间隔起始时的初速度可推算得到其所在电子设备在该单位时间间隔内移动的距离Ls。

更进一步地，在获取通过GPS得到的单位时间间隔的速度差Vg或者移动距离Lg之前，数据采集单元10还可以先判断当前GPS数据的精度，若GPS数据的精度未达到预设阈值，则忽略该GPS数据。GPS数据的精度可以依据位置精度强弱度PDOP（Position Dilution of Precision），也可以依据水平精度因子HDOP（Horizontal Dilution of Precision）来获得，或者综合GPS卫星数、PDOP、HDOP和信噪比来获得。这部分为现有技术，在此不过多赘述。

参数计算单元20，用于依据所述数据采集单元得到的测量值差，确定通过GPS得到的测量值差和通过传感器得到的所述测量值差的函数关系。

为了参数计算单元20能够利用GPS得到的速度差Vg来对加速度传感器的得到的速度差Vs进行校正以及利用GPS得到的移动距离Lg来对加速度传感器的得到的移动距离Ls进行校正，需要预设Vg与Vs的函数关系或者Lg与Ls的函数关系，之后求解所设函数中的各个参数来得到校正参数。函数关系可以根据需要进行设定，可以但不限于是多项式、对数式、幂次式等。

由于加速度与速度是线性关系，可以设定Vg与Vs的函数关系为一元一次多项式，即Vg=b*Vs+c，其中，b与c即为待解的校正参数。由于有两个待解的校正参数，因此通过两组Vg和Vs的值便能解出b和c的值。可以通过多组Vg和Vs来得到多组b和c的值，以便后续步骤能够根据多组b和c求出一组最优的校正参数。

由于加速度与距离存在二次幂的关系，可以设定Lg与Ls的函数关系为一元二次多项式，即Lg=d*Ls²+e*Ls+f，其中，d、e和f即为待解的校正参数。由于有两个待解的校正参数，因此通过两组Lg和Ls的值便能解出b和c的值。可以通过多组Lg和Ls来求出多组d、e和f的值，以便后续步骤能够根据多组d、e和f求出一组最优的校正参数。

之后，参数计算单元20根据多组预设的Vg和Vs的函数关系中的各个参数值得到一组最优参数，或者根据多组预设的Lg和Ls的函数关系中的各个参数值得到一组最优参数，参数计算单元20可以执行下述操作来实现该过程：

将所获得的多组预设的Vg和Vs的函数关系中的各个参数值的平均值作为最优参数，或者多组预设的Lg和Ls的函数关系中的各个参数值的平均值作为最优参数；或者，也可以计算一组与所获得的多组预设的Vg和Vs的函数关系中的各个参数值方差最小的参数作为最优参数，即，使得最优参数与所获得的多组预设的Vg和Vs的函数关系中的各个参数的离散程度最小，或者计算一组与所获得的多组预设的Lg和Ls的函数关系中的各个参数值方差最小的参数作为最优参数，即使得最优参数与所获得的多组预设的Lg和Ls的函数关系中的各个参数的离散程度最小。例如，以Vg=b*Vs+c为例，可以通过所获得的多组b和c的值，求出一组b和c的平均值作为最优参数，或者，也可以求出一组b和c的值作为最优参数，使得该组最优参数与所获得的多组b和c的方差最小。

校正单元30，用于利用所述函数关系对传感器得到的测量值进行校正。

校正单元30可以用所获得的最优参数来校正加速度传感器所得到的速度差以及移动距离。通常，加速度传感器通过上一时刻得到的速度以及所经过的一段时间内的速度差来推算某一时刻的速度，因此，对加速度传感器推算得到速度进行校正实质也就是对速度差进行校正，所以，可以直接用所得到的最优参数校正加速度传感器推算得到的速度。以Vg=b*Vs+c例，若加速度传感器推算得到的某一时刻的速度为V，则将其修正为b*V+c，其中b和c为所得到的最优参数。加速度传感器所推算得到的在某一时段内的移动距离实质是多个单位时间间隔的移动距离之和，因此，对单位时间间隔的移动距离进行校正，便能消除加速度传感器所推算得到的某一时段内移动距离的误差。以Lg=d*Ls²+e*Ls+f例，若加速度传感器得到的某一单位时间间隔的移动的距离为Ls，则将其修正为d*Ls²+e*Ls+f，其中d、e和f为所得到的最优参数。

上述为本发明提供的校正传感器偏差的装置，该装置还可以用于校正速度传感器的所得到的移动距离的误差。速度传感器通常用在汽车等交通工具上，能够实时获得其所在设备当前的速度，同时，能够根据其已获得的速度推算出一段时间内其所在设备移动的距离。若速度传感器获得的速度存在固定的偏差，则会导致其所推算出的移动距离也存在误差，利用本发明所提供的装置可以校正速度传感器所得到的移动距离的误差，其中，利用数据采集单元10通过GPS获得单位时间间隔的移动距离Lg，以及通过加速度传感器获得单位时间间隔的移动距离Ls，由于速度与位移是线性关系，可以将Lg和Ls的函数关系预设为一元一次多项式，即Lg=b*Ls+c，再利用参数计算单元20得到校正参数，以及利用校正单元30进行校正。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims

1.一种校正传感器偏差的方法，其特征在于，该方法包括：

S3、利用所述函数关系对传感器得到的测量值进行校正；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，获取通过GPS得到的单位时间间隔的测量值差之前，还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述传感器为加速度传感器时，若所述测量值差为速度差，则所述预设的函数关系为一元一次多项式关系；若所述测量值差为位移差，则所述预设的函数关系为一元二次多项式关系；

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤S22中，将多组参数中同一参数的平均值作为该同一参数的最优参数值；或者，确定参数的最优参数值，使得最优参数值和获取的该参数的多组值的方差最小。

6.一种校正传感器偏差的装置，其特征在于，该装置包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据采集单元在获取通过GPS得到的单位时间间隔的测量值差之前，还执行：

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述参数计算单元具体执行：

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，当所述传感器为加速度传感器时，若所述测量值差为速度差，则所述预设的函数关系为一元一次多项式关系；若所述测量值差为位移差，则所述预设的函数关系为一元二次多项式关系；

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述参数计算单元确定一组最优参数值作为传感器的校正参数时，将多组参数中同一参数的平均值作为该同一参数的最优参数值；或者，确定参数的最优参数值，使得最优参数值和获取的该参数的多组值的方差最小。