CN112082544B - 一种imu数据补偿方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种IMU数据补偿方法及装置，该方法包括：获取IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一IMU数据；依据第一IMU数据和标准IMU数据计算第一转换关系，IMU的安装姿态对应第一坐标系，第一转换关系是第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系，第二坐标系为基于IMU的重力方向标定的坐标系；获取IMU在直线移动时采集的第二IMU数据，按照第一转换关系将第二IMU数据转换为第三IMU数据；依据第三IMU数据计算第二转换关系，第二转换关系为第二坐标系与第三坐标系之间的转换关系，第三坐标系为基于IMU在直线移动时的前进方向标定的坐标系；利用第一转换关系和第二转换关系对IMU采集的IMU数据进行补偿。补偿后的IMU数据准确性较高，可降低对惯性传感器安装姿态的要求。

Description

一种IMU数据补偿方法及装置

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及的是一种IMU数据补偿方法及装置。

背景技术

惯性传感器(Inertial measurement unit，简称IMU)是测量物体三轴姿态角以及加速度的装置。惯性传感器通常会安装到可移动平台比如车辆、无人机等上，其测量数据可作为检测可移动平台行驶状态的依据。

以车辆为例，在车辆行驶状态的检测中常常需要进行急加减速、急转弯的判断，外部设备则很难直接获得车辆引擎或刹车运作、车轮偏转情况的数据，这一项判断因此需依赖惯性传感器的测量数据。比如，车辆外设若能通过惯性传感器获得车辆在行驶前进方向上的加速度，则可以比较简单地观察加速度数据中峰值的出现来判断急加减速。

这对惯性传感器数据的准确性有较高的要求，而惯性传感器测量数据的准确性受到惯性传感器安装姿态的影响，为了达到要求，现有的做法是，通过保证惯性传感器较准确的安装姿态来保证其测量数据的准确性，存在的问题是，对惯性传感器的安装姿态有着较高的要求：继续以车辆为例，将惯性传感器安装到车辆上时，需要保证惯性传感器安装姿态对应坐标系的其中一轴与车辆前进方向同向才能测得准确判断急加减速所需数据，同时要避免惯性传感器倾斜以减少重力加速度的分量对判断的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种IMU数据补偿方法及装置，补偿后的IMU数据准确性较高，可降低对惯性传感器安装姿态的要求。

本发明第一方面提供一种IMU数据补偿方法，包括：

获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据；

依据所述第一IMU数据和预设的标准IMU数据计算第一转换关系，IMU的安装姿态对应第一坐标系，所述第一转换关系是所述第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系，所述第二坐标系为基于IMU的重力方向标定的坐标系；

获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据，按照所述第一转换关系将所述第二IMU数据转换为第三IMU数据；

依据所述第三IMU数据计算第二转换关系，所述第二转换关系为所述第二坐标系与第三坐标系之间的转换关系，所述第三坐标系为基于所述IMU在直线移动时的前进方向标定的坐标系；

利用所述第一转换关系和第二转换关系对所述IMU采集的IMU数据进行补偿。

根据本发明的一个实施例，依据所述第一IMU数据和预设的标准IMU数据计算第一转换关系，包括：

依据获取的第一IMU数据确定计算第一转换关系所需的第一参考数据；

计算所述第一参考数据至所述标准IMU数据的转换关系；

将所述转换关系确定为所述第一转换关系。

根据本发明的一个实施例，

所述第一IMU数据包括IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据；

依据获取的第一IMU数据确定计算第一转换关系所需的第一参考数据，包括：

检查当前是否存在确定所述第一参考数据所需的第一历史累加数据；

若否，将当前获取的第一IMU数据中IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据作为第一历史累加数据保存，返回获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据的操作；

若是，计算所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值，并更新累加次数，所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值是由当前获取的第一IMU数据中所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据分别与第一历史累加数据中沿着第一坐标系三个不同坐标轴的数据相加得到的；

如果更新后的累加次数未达到第一累加阈值，则将IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值作为第一历史累加数据，返回获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据的操作；如果更新后的累加次数达到第一累加阈值，则将IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值分别和第一累加阈值的比值确定为所述第一参考数据。

根据本发明的一个实施例，依据所述第三IMU数据计算第二转换关系，包括：

依据第三IMU数据确定计算第二转换关系所需的第二参考数据；

依据所述第二参考数据计算第二转换关系。

根据本发明的一个实施例，

所述第三IMU数据包括：IMU沿着第二坐标系三个不同坐标轴的候选加速度数据；

依据第三IMU数据确定计算第二转换关系所需的第二参考数据，包括：

检查当前是否存在确定第二参考数据所需的第二历史累加数据；

若否，将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据作为所述第二历史累加数据保存，返回获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的操作；

若是，计算所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值，并更新累加次数，所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值是由所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据分别与所述第二历史累加数据中沿着第二坐标系X轴、Y轴的数据相加得到的；

如果更新后的累加次数未达到第二累加阈值，则将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值作为第二历史累加数据，返回获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的操作；如果更新后的累加次数达到第二累加阈值，则将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定为所述第二参考数据。

根据本发明的一个实施例，依据所述第二参考数据计算第二转换关系，包括：

依据所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定所述IMU的前进方向；

计算所述IMU的前进方向与目标坐标轴之间的夹角，所述目标坐标轴为所述第二坐标系中方向与所述IMU的前进方向最接近的坐标轴；

依据所述夹角计算所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据分别投影到所述前进方向的函数关系；

将所述函数关系确定为所述第二转换关系。

根据本发明的一个实施例，依据所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定所述IMU的前进方向，包括：

在所述第二坐标系中确定与所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值对应的目标坐标位置；

将所述第二坐标系中原点坐标位置到所述目标坐标位置的方向确定为所述前进方向。

根据本发明的一个实施例，获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据，包括：

获取所述IMU采集的当前IMU数据，所述当前IMU数据包括：IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的加速度数据、及IMU沿着第一坐标系Z轴的第一角速度数据；

按照所述第一转换关系将所述第一角速度数据转换为第二角速度数据；

检查所述第二角速度数据是否小于角速度设定值，若是，将所述当前IMU数据中IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的加速度数据确定为第二IMU数据。

本发明第二方面提供一种IMU数据补偿装置，包括：

第一数据获取模块，用于获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据；

第一计算模块，用于依据所述第一IMU数据和预设的标准IMU数据计算第一转换关系，IMU的安装姿态对应第一坐标系，所述第一转换关系是所述第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系，所述第二坐标系为基于IMU的重力方向标定的坐标系；

第二数据获取模块，用于获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据，按照所述第一转换关系将所述第二IMU数据转换为第三IMU数据；

第二计算模块，用于依据所述第三IMU数据计算第二转换关系，所述第二转换关系为所述第二坐标系与第三坐标系之间的转换关系，所述第三坐标系为基于所述IMU在直线移动时的前进方向标定的坐标系；

数据补偿模块，用于利用所述第一转换关系和第二转换关系对所述IMU采集的IMU数据进行补偿。

根据本发明的一个实施例，所述第一计算模块包括：

第一参考数据确定单元，用于依据获取的第一IMU数据确定计算第一转换关系所需的第一参考数据；

转换关系计算单元，用于计算所述第一参考数据至所述标准IMU数据的转换关系；

第一转换关系确定单元，用于将所述转换关系确定为所述第一转换关系。

根据本发明的一个实施例，

所述第一IMU数据包括IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据；

所述第一参考数据确定单元依据获取的第一IMU数据确定计算第一转换关系所需的第一参考数据时，具体用于：

检查当前是否存在确定所述第一参考数据所需的第一历史累加数据；

若否，将当前获取的第一IMU数据中IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据作为第一历史累加数据保存，返回获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据的操作；

若是，计算所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值，并更新累加次数，所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值是由当前获取的第一IMU数据中所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据分别与第一历史累加数据中沿着第一坐标系三个不同坐标轴的数据相加得到的；

如果更新后的累加次数未达到第一累加阈值，则将IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值作为第一历史累加数据，返回获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据的操作；如果更新后的累加次数达到第一累加阈值，则将IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值分别和第一累加阈值的比值确定为所述第一参考数据。

根据本发明的一个实施例，所述第二计算模块包括：

第二参考数据确定单元，用于依据第三IMU数据确定计算第二转换关系所需的第二参考数据；

第二转换关系计算单元，用于依据所述第二参考数据计算第二转换关系。

根据本发明的一个实施例，

所述第三IMU数据包括：IMU沿着第二坐标系三个不同坐标轴的候选加速度数据；

所述第二参考数据确定单元依据第三IMU数据确定计算第二转换关系所需的第二参考数据时，具体用于：

检查当前是否存在确定第二参考数据所需的第二历史累加数据；

若否，将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据作为所述第二历史累加数据保存，返回获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的操作；

若是，计算所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值，并更新累加次数，所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值是由所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据分别与所述第二历史累加数据中沿着第二坐标系X轴、Y轴的数据相加得到的；

如果更新后的累加次数未达到第二累加阈值，则将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值作为第二历史累加数据，返回获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的操作；如果更新后的累加次数达到第二累加阈值，则将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定为所述第二参考数据。

根据本发明的一个实施例，所述第二转换关系计算单元依据所述第二参考数据计算第二转换关系时，具体用于：

依据所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定所述IMU的前进方向；

计算所述IMU的前进方向与目标坐标轴之间的夹角，所述目标坐标轴为所述第二坐标系中方向与所述IMU的前进方向最接近的坐标轴；

依据所述夹角计算所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据分别投影到所述前进方向的函数关系；

将所述函数关系确定为所述第二转换关系。

根据本发明的一个实施例，所述第二转换关系计算单元依据所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定所述IMU的前进方向时，具体用于：

在所述第二坐标系中确定与所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值对应的目标坐标位置；

将所述第二坐标系中原点坐标位置到所述目标坐标位置的方向确定为所述前进方向。

根据本发明的一个实施例，所述第二数据获取模块包括：

数据获取单元，用于获取所述IMU采集的当前IMU数据，所述当前IMU数据包括：IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的加速度数据、及IMU沿着第一坐标系Z轴的第一角速度数据；

角速度数据转换单元，用于按照所述第一转换关系将所述第一角速度数据转换为第二角速度数据；

数据确定单元，用于检查所述第二角速度数据是否小于角速度设定值，若是，将所述当前IMU数据中IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的加速度数据确定为第二IMU数据。

本发明第三方面提供一种电子设备，包括处理器及存储器；所述存储器存储有可被处理器调用的程序；其中，所述处理器执行所述程序时，实现如前述实施例中所述的IMU数据补偿方法。

本发明第四方面提供一种机器可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现如前述实施例中所述的IMU数据补偿方法。

本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例中，IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一IMU数据可以体现IMU的安装姿态，因而可依据第一IMU数据和标准IMU数据计算出第一转换关系，第一转换关系是安装姿态对应的第一坐标系与基于IMU重力方向标定的第二坐标系之间的转换关系，按照第一转换关系将在直线移动时采集的第二IMU数据转换为第三IMU数据，可弥补IMU的安装姿态在竖直方向上的偏差带来的数据偏差，第三IMU数据可以体现IMU的水平方向，因而可依据第三IMU数据计算出第二转换关系，第二转换关系为第二坐标系与基于IMU在直线移动时的前进方向标定的第三坐标系之间的转换关系，依据第一转换关系和第二转换关系对IMU采集的IMU数据进行补偿，可以弥补因IMU的安装姿态在水平方向和竖直方向上的偏差带来的数据不准确问题，补偿后的IMU数据准确性较高，可降低对惯性传感器安装姿态的要求。

附图说明

图1是本发明一实施例的IMU数据补偿方法的流程示意图；

图2是本发明一实施例的IMU数据补偿装置的结构框图；

图3是本发明一实施例的计算第一转换关系的流程示意图；

图4是本发明一实施例的确定第一参考数据的流程示意图；

图5是本发明一实施例的计算第二转换关系的流程示意图；

图6是本发明一实施例的确定第二参考数据的流程示意图；

图7是本发明一实施例的依据第二参考数据计算第二转换关系的流程示意图；

图8是本发明一实施例的确定前进方向的示意图；

图9是本发明一实施例的获取第二IMU数据的流程示意图；

图10是本发明一实施例的电子设备的结构框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种器件，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的器件彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一器件也可以被称为第二器件，类似地，第二器件也可以被称为第一器件。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

本发明实施例中的IMU数据补偿方法可以应用在移动场景中，比如可以用在无人机、车辆等可移动平台上。以车辆为例，惯性传感器安装在车辆上，用来测量车辆在行驶过程中的加速度及角速度等，并借此确定车辆的行驶状态，如确定是否产生急加减速、急转弯等。

但是，惯性传感器在车辆上的安装姿态不满足要求，这可能是安装不准确导致的，或者是在车辆行驶过程中安装姿态会发生变化导致的。不满足要求即，惯性传感器发生倾斜和/或安装姿态对应坐标系的其中一轴与车辆前进方向不同向。在此情况下，如果直接采用惯性传感器采集的数据确定车辆的行驶状态，结果会有偏差。

本发明实施例可以解决此问题，在惯性传感器的安装姿态不满足要求的情况下，无需改变惯性传感器的安装姿态，而是确定弥补安装姿态不满足要求导致的数据偏差所需的转换关系，利用转换关系对惯性传感器采集的IMU数据进行补偿，补偿后的IMU数据准确性较高，可降低对惯性传感器安装姿态的要求。

下面对本发明实施例的IMU数据补偿方法进行具体的描述，但不应以此为限。参看图1，在一个实施例中，IMU数据补偿方法包括以下步骤：

S100：获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据；

S200：依据所述第一IMU数据和预设的标准IMU数据计算第一转换关系，IMU的安装姿态对应第一坐标系，所述第一转换关系是所述第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系，所述第二坐标系为基于IMU的重力方向标定的坐标系；

S300：获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据，按照所述第一转换关系将所述第二IMU数据转换为第三IMU数据；

S400：依据所述第三IMU数据计算第二转换关系，所述第二转换关系为所述第二坐标系与第三坐标系之间的转换关系，所述第三坐标系为基于所述IMU在直线移动时的前进方向标定的坐标系；

S500：利用所述第一转换关系和第二转换关系对所述IMU采集的IMU数据进行补偿。

本发明实施例中，IMU数据补偿方法的执行主体可以为电子设备，比如计算机设备、嵌入式设备等。电子设备可以安装在可移动平台上。可移动平台上还可以安装有惯性传感器IMU。IMU可以用于采集可移动平台在行驶过程中的加速度、角速度等数据，并且可以与电子设备电连接，将其采集的数据传输给电子设备。可移动平台可以是车辆、无人机等。

IMU安装姿态满足要求(IMU不倾斜且水平朝向准确)的情况下，IMU的安装姿态对应的第一坐标系中，Z轴方向与IMU的重力方向应是同向的，指定坐标轴(X轴或Y轴)方向与IMU的前进方向应是同向的。

然而，在实际中，安装IMU时并不能保证IMU安装姿态满足要求，并且在使用过程中IMU的安装姿态也会发生变化，所以，第一坐标系的Z轴方向可能会相对IMU的重力方向发生偏转、指定坐标轴可能会相对车辆的前进方向发生偏转，那么，IMU采集的IMU数据就会不准确，本发明实施例对此进行补偿。

步骤S100中，获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据。

第一IMU数据至少包括第一初始加速度数据、第二初始加速度数据、第三初始加速度数据，所述第一初始加速度数据、第二初始加速度数据、第三初始加速度数据为IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的加速度数据，此处的三个不同坐标轴为第一坐标系的X轴、Y轴、Z轴，第一坐标系是IMU安装姿态对应的坐标系。

获取IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一IMU数据，可以包括：获取IMU采集的当前IMU数据，检查IMU在采集当前IMU数据时的移动速度是否小于速度阈值，如果是，则将当前IMU数据确定为第一IMU数据，如果否，则当前IMU数据不是第一IMU数据。

当IMU安装在可移动平台时，可移动平台的移动速度与IMU的移动速度相同，因而可以将可移动平台的移动速度视作IMU的移动速度。以可移动平台为车辆为例，检查IMU在采集当前IMU数据时的移动速度是否小于速度阈值可以包括：获取在采集当前IMU数据时的当前车速，判断当前车速是否小于速度阈值，如果是，则确定IMU在采集当前IMU数据时的移动速度小于速度阈值。

速度阈值可以取比0稍大的值，比如可以取小于等于1KM/H的值，当然具体取值不作为限制，只要保证移动速度小于速度阈值时车辆处于静止稳定状态即可。在静止稳定状态下，IMU只受到重力的影响，因而采集到的IMU数据只有重力方向的加速度数据。换言之，第一IMU数据是IMU在静止稳定状态下采集的IMU数据。

步骤S200中，依据所述第一IMU数据和预设的标准IMU数据计算第一转换关系，IMU的安装姿态对应第一坐标系，所述第一转换关系是所述第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系，所述第二坐标系为基于IMU的重力方向标定的坐标系。

该标准IMU数据包括IMU沿第二坐标系三个不同坐标轴的加速度数据，其中，沿第二坐标系Z轴的加速度数据为G，沿第二坐标系X轴和Y轴的加速度数据为0，即标准IMU数据为(0,0,G)，G为重力加速度。

第二坐标系为基于所述IMU的重力方向标定的坐标系，第二坐标系的Z轴方向与IMU的重力方向同向，第二坐标系是在IMU安装姿态为理想的水平姿态时对应的坐标系，即第二坐标系的Z轴方向为竖直方向。

如果IMU的安装姿态不倾斜的话，第一坐标系与第二坐标系的Z轴是同向的，采集的第一IMU数据理应与预设的标准加速度数据一致，否则，采集的IMU数据理应与预设的标准加速度数据不一致。

具体来说，如果IMU不发生倾斜，IMU的重力方向与第一坐标系的Z轴方向会同向，那么，采集的第一IMU数据中，理应是，沿第一坐标系Z轴的初始加速度数据为G，沿第一坐标系X轴和Y轴的初始加速度数据应该为0，即第一IMU数据应当为(0,0,G)。但是，如果IMU发生倾斜，IMU的重力方向与第一坐标系的Z轴方向不再重合，重力加速度会分散在各个轴方向上，那么此时，第一IMU数据不再是(0,0,G)，IMU沿第一坐标系X轴和Y轴的初始加速度数据不再为0。

标准IMU数据体现了IMU的理想水平姿态；而第一IMU数据是IMU在移动速度小于速度阈值时采集的IMU数据，体现了IMU的当前安装姿态。可以依据标准IMU数据、及第一IMU数据，反向计算倒推出本来应水平放置的IMU是经过怎样的转换才产生了当前Z轴与重力方向之间的偏差，由此可得第一转换关系。

换言之，可以依据所述第一IMU数据和预设的标准IMU数据计算第一转换关系。第一转换关系是第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系，可以将第一坐标系中三轴上的数据旋转变换到第二坐标系中三轴上的数据。使用第一转换关系，可以将后续IMU数据转回到重力方向与Z轴同向时的数据。

步骤S300中，获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据，按照所述第一转换关系将所述第二IMU数据转换为第三IMU数据。

第二IMU数据是所述IMU在直线移动时采集的IMU数据。因为IMU在转弯时，会在前进方向的垂直方向上有较大加速度，严重影响前进方向的确定，所以在检测到转弯时，可废弃记录重新获取第二IMU数据。

第二IMU数据经第一转换关系转换后得到第三IMU数据，保证水平方向上的加速度仅会体现第三IMU数据沿第二坐标系的X轴、Y轴的加速度数据中，不会在Z轴上有分量，使得IMU在竖直方向的加速度被校正，第三IMU数据中IMU沿第二坐标系的Z轴上的加速度数据就是被校正后的IMU在竖直方向上的加速度数据。

基于上述的转换，只确保竖直方向上加速度数据的准确性，而并不保证前进方向的加速度数据的准确性，因而还需执行步骤S400。

步骤S400中，依据所述第三IMU数据计算第二转换关系，所述第二转换关系为所述第二坐标系与第三坐标系之间的转换关系，所述第三坐标系为基于所述IMU在直线移动时的前进方向标定的坐标系。

第二转换关系是第二坐标系与第三坐标系之间的转换关系，可以将第二坐标系中三轴上的数据旋转变换到第三坐标系中三轴上的数据。第三坐标系为基于所述IMU在直线移动时的前进方向标定的坐标系，第三坐标系是假象IMU安装姿态为指定坐标轴方向(X轴或Y轴)与前进方向同向时对应的坐标系，第三坐标系的指定坐标轴方向与IMU的前进方向同向。

由于水平方向上的加速度仅体现第三IMU数据沿第二坐标系的X轴、Y轴的加速度数据中，不会在Z轴上有分量。因此，第三IMU数据可以体现IMU的前进方向，可以依据第三IMU数据，反向计算倒推出本来应水平放置且前进方向与指定坐标轴方向同向的IMU是经过怎样的转换才变为当前安装姿态，由此可得第二转换关系。

步骤S500中，利用所述第一转换关系和第二转换关系对所述IMU采集的IMU数据进行补偿。

确定第一转换关系和第二转换关系后，获取到IMU采集的IMU数据时，该先按照第一转换关系对IMU数据进行转换，比如将IMU沿第一坐标系三个不同坐标轴的加速度数据转换为IMU沿第二坐标系三个不同坐标轴的加速度数据，再按照第二转换关系对经第一转换关系转换的IMU数据进行转换，比如将IMU沿第二坐标系三个不同坐标轴的加速度数据转换为IMU沿第三坐标系三个不同坐标轴的加速度数据。

基于上述两个转换关系的转换，可弥补IMU在竖直方向及前进方向上的安装姿态偏差导致的数据偏差，补偿后的IMU数据准确性较高，可降低对惯性传感器安装姿态的要求。

本发明实施例中，IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一IMU数据可以体现IMU的安装姿态，因而可依据第一IMU数据和标准IMU数据计算出第一转换关系，第一转换关系是安装姿态对应的第一坐标系与基于IMU重力方向标定的第二坐标系之间的转换关系，按照第一转换关系将在直线移动时采集的第二IMU数据转换为第三IMU数据，可弥补IMU的安装姿态在竖直方向上的偏差带来的数据偏差，第三IMU数据可以体现IMU的水平方向，因而可依据第三IMU数据计算出第二转换关系，第二转换关系为第二坐标系与基于IMU在直线移动时的前进方向标定的第三坐标系之间的转换关系，依据第一转换关系和第二转换关系对IMU采集的IMU数据进行补偿，可以弥补因IMU的安装姿态在水平方向和竖直方向上的偏差带来的数据不准确问题，补偿后的IMU数据准确性较高，可降低对惯性传感器安装姿态的要求。

此外，本发明实施例还解决了IMU的安装问题，可以以任意姿态安装IMU，且完全不影响形式状态的检测性能，省去了安装IMU时进行的一系列复杂的标定工作，较大程度上节约了用户的宝贵时间。

在一个实施例中，上述方法流程可由IMU数据补偿装置100执行，如图2所示，IMU数据补偿装置100主要包含5个模块：第一数据获取模块101，第一计算模块102，第二数据获取模块103，第二计算模块104和数据补偿模块105。第一数据获取模块101用于执行上述步骤S100，第一计算模块102用于执行上述步骤S200，第二数据获取模块103用于执行上述步骤S300，第二计算模块104用于执行上述步骤S400，数据补偿模块105用于执行上述步骤S500。

在一个实施例中，IMU安装在可移动平台上，在步骤S500之后，可依据补偿后的IMU数据确定所述可移动平台的行驶状态，保证行驶状态结果的准确性。

以可移动平台为车辆为例，依据补偿后的IMU数据确定所述可移动平台的行驶状态，可以包括：依据补偿后的IMU数据中IMU沿着第三坐标系中指定坐标轴(水平方向的坐标轴，可以为X轴或Y轴)的加速度数据计算得到车辆在行驶方向上瞬时加速度的大小，据此判断车辆是否发生急加减速；和/或，依据补偿后的IMU数据中IMU沿着第三坐标系中Z轴的加速度数据判断是否发生急转弯；和/或，依据补偿后的IMU数据进行车行驶速度、转弯角速度和车轴距对车轮旋转角度的估算等，具体不限于此。在确定出状态异常时，可以进一步进行报警。

实际操作时，还可以调用车辆的VSD(车辆行驶稳定性检测模块，主要用于检测驾驶过程中是否有急加速、急减速、急转弯等行为)来实现依据补偿后的IMU数据确定所述可移动平台的行驶状态。

车辆可利用外部调用接口获取IMU数据，车辆状态信息比如车速、及一些回调函数等。在运行过程中IMU数据可持续更新传入至车辆中，频率可以为每秒100次左右。

由于车辆不直接访问IMU进行读数，而是利用外部调用接口调用IMU数据，因此，当个别数据异常时，由于会重新获取IMU数据，相当于对数据进行滤波处理，所以个别的数据异常不会对流程造成较大影响。

参看图3，在一个实施例中，步骤S200中，依据所述第一IMU数据和预设的标准IMU数据计算第一转换关系，包括以下步骤：

S201：依据获取的第一IMU数据确定计算第一转换关系所需的第一参考数据；

S202：计算所述第一参考数据至所述标准IMU数据的转换关系；

S203：将所述转换关系确定为所述第一转换关系。

第一参考数据可以是对获取的第一IMU数据进行统计得到的，可避免个别数据异常导致计算不准确的问题。计算从所述第一参考数据转换至标准IMU数据的转换关系，作为第一转换关系。

下面具体来说第一转换关系的计算过程。

假设IMU是从初始的标准姿态(第二坐标系对应的姿态)经过绕第二坐标系X轴旋转α度、Y轴旋转β度之后，变为当前安装姿态(第一坐标系对应的安装姿态)，用第一参考数据与标准IMU数据表示上述旋转关系：

标准IMU数据为：

绕X轴旋转α度之后得到：

再绕Y轴旋转β度之后得到：

即为第一参考数据；

上述关系中，绕轴旋转的先后顺序及α、β角度值均为假设，如果对上述关系进行反向还原，可能实现还原过程的解不唯一，可以选取一个最优解。此处由于计算需要，假设统一按照先由绕X轴旋转α度，绕Y轴旋转β度的顺序，且规定-90°＜α＜90°，-180°＜β＜180°，进行计算：

假设第一参考IMU数据：

那么，利用第一参考数据可以求解得到以下值：

sinα＝-y/G

sinβ＝x/G/cosα

cosβ＝z/G/cosα。

利用这一组值，即可确定从第一参考IMU数据转换至预设的IMU数据的转换关系，该转换关系即作为第一转换关系。

下面利用第一IMU数据对第一转换关系进行验证，按照第一转换关系对第一IMU数据进行转换，过程如下：

第一IMU数据：

绕Y轴旋转-β之后得到：

绕Y轴旋转-α之后得到：

以上结果证明了按照第一转换关系可将第一IMU数据转换至标准IMU数据，这一方式实现了三轴上数据整体转换，不改变三轴上数据之间的相对关系。

在使用第一转换关系时，可针对IMU在当前安装姿态下采集的任一IMU数据，按照第一转换关系对其进行转换，过程如下：

IMU在当前安装姿态下采集的IMU数据为：

绕Y轴旋转-β之后得到：

再绕X轴旋转-α之后得到：

在一个实施例中，所述第一IMU数据包括IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据；

参看图4，步骤S201中，依据获取的第一IMU数据确定计算第一转换关系所需的第一参考数据，包括：

S2011：检查当前是否存在确定所述第一参考数据所需的第一历史累加数据；

S2012：若否，将当前获取的第一IMU数据中IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据作为第一历史累加数据保存，返回获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据的操作；

S2013：若是，计算所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值，并更新累加次数，所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值是由当前获取的第一IMU数据中所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据分别与第一历史累加数据中沿着第一坐标系三个不同坐标轴的数据相加得到的；

S2014：如果更新后的累加次数未达到第一累加阈值，则将IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值作为第一历史累加数据，返回获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据的操作；如果更新后的累加次数达到第一累加阈值，则将IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值分别和第一累加阈值的比值确定为所述第一参考数据。

步骤S2011-S2014中，实现了对获取的第一IMU数据的累加，第一历史累加数据就是各第一IMU数据中IMU沿第一坐标系各个坐标轴的初始加速度数据分别累加后所得到的数据，第一历史累加数据包括IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值。

整个累加过程中，当累加次数达到第一累加阈值时，将IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值分别和第一累加阈值的比值确定为所述第一参考数据，否则就继续获取第一IMU数据进行累加。

第一累加阈值的取值不限，比如可以是128，只要是大于1的取值即可。保证第一参考数据是一定量的第一IMU数据的统计数据，第一转换关系是依据统计数据确定出的，可避免个别数据异常导致第一转换关系不准确的问题。

在获取IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一IMU数据的过程中，如果获取到IMU在移动速度大于等于速度阈值时采集的IMU数据，可以删除当前保存的第一历史累加数据，重新进行累加，并返回获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据的操作，保证第一历史累加数据是由IMU连续维持在移动速度小于速度阈值时采集的第一IMU数据累加得到的，保证数据的稳定性。

第一参考数据可以包括第一参考加速度数据、第二参考加速度数据、第三参考加速度数据，第一参考加速度数据、第二参考加速度数据、第三参考加速度数据分别是累加过程所获取第一IMU数据中三个坐标轴的初始加速度数据的均值。

参看图5，在一个实施例中，步骤S400中，依据所述第三IMU数据计算第二转换关系，包括以下步骤：

S401：依据第三IMU数据确定计算第二转换关系所需的第二参考数据；

S402：依据所述第二参考数据计算第二转换关系。

第二参考数据可以是对获取的第一IMU数据进行统计得到的，保留了第三IMU数据的特性，可以依据第一参考数据确定出IMU当前的前进方向，反向计算倒推出本来应水平放置且前进方向与指定坐标轴方向同向的IMU是经过怎样的转换才变为当前安装姿态，由此可得第二转换关系。

在一个实施例中，所述第三IMU数据包括：IMU沿着第二坐标系三个不同坐标轴的候选加速度数据；

参看图6，步骤S401中，依据第三IMU数据确定计算第二转换关系所需的第二参考数据，包括：

S4011：检查当前是否存在确定第二参考数据所需的第二历史累加数据；

S4012：若否，将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据作为所述第二历史累加数据保存，返回获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的操作；

S4013：若是，计算所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值，并更新累加次数，所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值是由所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据分别与所述第二历史累加数据中沿着第二坐标系X轴、Y轴的数据相加得到的；

S4014：如果更新后的累加次数未达到第二累加阈值，则将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值作为第二历史累加数据，返回获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的操作；如果更新后的累加次数达到第二累加阈值，则将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定为所述第二参考数据。

获取的IMU在直线移动时采集的第二IMU数据按照第一转换关系转换后，第三IMU数据，第三IMU数据包括：IMU沿着第二坐标系三个不同坐标轴的候选加速度数据，步骤S4011-S4014中，实现了对第三IMU数据中沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据的累加。

第二历史累加数据包括IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值。本实施例中，将IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值就是IMU在X轴、Y轴方向上的速度变化量，据此可以确定前进方向。

整个累加过程中，当累加次数达到第二累加阈值时，将IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定为所述第二参考数据，否则，就继续获取第二IMU数据进行转换与累加。

第二累加阈值的取值不限，比如可以是128。当累加次数达到128次，将IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定为所述第二参考数据，保证有足够的速度变化量。

进一步的，如果更新后的累加次数达到第二累加阈值，可以进一步判断当前车速与首次累加时车速之间的车速差，如果车速差达到指定车速变化量，那么将IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定为所述第二参考数据，如果车速差未达到指定车速变化量，则继续返回获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的操作，可进一步保证有足够的速度变化量。

在获取IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的过程中，如果获取到IMU在非直线移动时采集的IMU数据，可以删除当前保存的第二历史累加数据，重新进行累加，并返回获取IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的操作，保证第二历史累加数据是由IMU连续维持在直线移动时采集的第二IMU数据经转换所得第三IMU数据累加得到的，保证数据的稳定性。

参看图7，在一个实施例中，步骤S402中，依据所述第二参考数据计算第二转换关系，包括以下步骤：

S4021：依据所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定所述IMU的前进方向；

S4022：计算所述IMU的前进方向与目标坐标轴之间的夹角，所述目标坐标轴为所述第二坐标系中方向与所述IMU的前进方向最接近的坐标轴；

S4023：依据所述夹角计算所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据分别投影到所述前进方向的函数关系；

S4024：将所述函数关系确定为所述第二转换关系。

由于IMU处于直线移动状态，在第二坐标系X轴、Y轴方向上的速度变化量可以计算出IMU当前的速度方向，而IMU的速度方向与IMU的前进方向是相同的，因而可以IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定所述IMU的前进方向。

第二坐标系的目标坐标轴方向与IMU的前进方向有可能存在偏差，虽然经过第一转换关系的转换，但是该转换只保证了Z轴上的候选加速度数据的准确性，并不能使得目标坐标轴方向与IMU的前进方向同向，因而需要弥补目标坐标轴方向与前进方向产生偏差导致的数据偏差。

目标坐标轴可以为X轴或Y轴，以X轴为例，可以计算IMU的前进方向与第二坐标系X轴之间的夹角。通常来说，可以指定X轴或Y轴与标准前进方向同向，实际中由于安装姿态偏差会导致指定坐标轴与实际前进方向产生偏差，但是偏差不会很大，所以目标坐标轴就是该指定坐标轴。

依据所述夹角计算所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据分别投影到所述前进方向的函数关系，将所述函数关系确定为所述第二转换关系。

基于该第二转换关系可以将IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的加速度数据投影到前进方向上，得到IMU沿着第三坐标系的X、Y轴的加速度数据，弥补了目标坐标轴方向与前进方向产生偏差导致的数据偏差。

如此，在IMU直线移动并且无倾斜的情况下，得到的IMU沿着第三坐标系的三个不同坐标轴的加速度数据中，假设X轴为目标坐标轴，沿X轴的加速度数据即为前进方向的加速度数据，弥补了因X轴方向与前进方向存在偏差导致的数据不准确的问题，沿Y轴的加速度数据为0，沿Z轴的加速度数据为G。

在一个实施例中，步骤S4021，依据所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定所述IMU的前进方向，包括以下步骤：

在所述第二坐标系中确定与所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值对应的目标坐标位置；

将所述第二坐标系中原点坐标位置到所述目标坐标位置的方向确定为所述前进方向。

参看图8，假设IMU沿着第二坐标系X轴的累加值为x1、IMU沿着第二坐标系Y轴的累加值为y1，P1为(0，y1)，P2为(x1，0)。那么，Q1为IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值对应的目标坐标位置，即(x1，y1)；O1为第二坐标系中原点坐标位置；那么，O1到Q1的方向即为前进方向；O1P1与O1Q1的夹角即为IMU的前进方向与目标坐标轴之间的夹角。

假设IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据分别为O1A2＝x2、O1A1＝y2，A1为(0，y2)，A2为(x2，0)，利用上述第二转换关系分别将O1A1与O1A2投影到O1Q1上并进行求和，即可得到前进方向的加速度数据，可用于确定IMU所在车辆的行驶状态。

参看图9，在一个实施例中，步骤S300中，获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据，包括：

S301：获取所述IMU采集的当前IMU数据，所述当前IMU数据包括：IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的加速度数据、及IMU沿着第一坐标系Z轴的第一角速度数据；

S302：按照所述第一转换关系将所述第一角速度数据转换为第二角速度数据；

S303：检查所述第二角速度数据是否小于角速度设定值，若是，将所述当前IMU数据中IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的加速度数据确定为第二IMU数据。

因为转弯时在前进方向的垂直方向上有较大加速度，严重影响前进速度方向的计算，所以在检测到转弯时，可废弃累加第二历史累加数据的记录，重新进行累加。

第二角速度数据为IMU沿第二坐标系Z轴的角速度数据，如果直线行驶，第二角速度数据应当为0，而在转弯时，第二角速度数据会有较大偏差。所以，若IMU沿第二坐标系Z轴的角速度数据不小于角速度设定值，就认为IMU正处于非直线移动状态，可以删除第二历史累加数据，并重新进行累加，重新返回步骤S301。角速度设定值的具体取值可根据经验确定。

在一个实施例中，利用所述第一转换关系和第二转换关系对所述IMU采集的IMU数据进行补偿之后，该方法还进一步包括：

检查补偿后的IMU数据中IMU沿着第三坐标系Z轴的加速度数据是否处于预设取值区间，所述预设取值区间是依据IMU的重力加速度确定的；

若否，删除当前的第一转换关系和第二转换关系，返回步骤S100，重新计算新的第一转换关系和第二转换关系。

预设取值区间比如是在重力加速度G的上下浮动的一个范围。一般来说，如果补偿后的IMU数据中IMU沿着第三坐标系Z轴的加速度数据与G相差较大，即超出预设取值区间，那么IMU应该发生了倾斜，需要重新计算新的第一转换关系和第二转换关系。

本实施例中，IMU倾斜的判定，是基于补偿后的IMU数据中IMU沿着第三坐标系Z轴的加速度数据来判断的。当车辆行驶中发生颠簸时，此目标加速度数据大小一般会围绕G大小上下快速波动，为了避免车辆行驶过程中的颠簸造成的影响，可以检查当前补偿后的IMU数据中IMU沿着第三坐标系Z轴的加速度数据、及连续前几次补偿后的IMU数据中IMU沿着第三坐标系Z轴的加速度数据是否均处于预设取值区间，如果否，说明可能是由颠簸导致的，该情况不会被判断为倾倒无需重新计算新的第一转换关系和第二转换关系，如果是，则重新计算新的第一转换关系和第二转换关系。

同理，当车辆行驶在如地下车库入口斜坡等有颠簸凸起的坡道上时，同样由于颠簸时Z轴加速度数据大小围绕G上下剧烈波动，而不能够正常检测出行驶在斜坡上，此时不会判断为倾斜。

本发明还提供一种IMU数据补偿装置，在一个实施例中，参看图2,，IMU数据补偿装置100包括：

第一数据获取模块101，用于获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据；

第一计算模块102，用于依据所述第一IMU数据和预设的标准IMU数据计算第一转换关系，IMU的安装姿态对应第一坐标系，所述第一转换关系是所述第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系，所述第二坐标系为基于IMU的重力方向标定的坐标系；

第二数据获取模块103，用于获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据，按照所述第一转换关系将所述第二IMU数据转换为第三IMU数据；

第二计算模块104，用于依据所述第三IMU数据计算第二转换关系，所述第二转换关系为所述第二坐标系与第三坐标系之间的转换关系，所述第三坐标系为基于所述IMU在直线移动时的前进方向标定的坐标系；

数据补偿模块105，用于利用所述第一转换关系和第二转换关系对所述IMU采集的IMU数据进行补偿。

在一个实施例中，所述第一计算模块包括：

第一参考数据确定单元，用于依据获取的第一IMU数据确定计算第一转换关系所需的第一参考数据；

转换关系计算单元，用于计算所述第一参考数据至所述标准IMU数据的转换关系；

第一转换关系确定单元，用于将所述转换关系确定为所述第一转换关系。

在一个实施例中，

所述第一IMU数据包括IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据；

所述第一参考数据确定单元依据获取的第一IMU数据确定计算第一转换关系所需的第一参考数据时，具体用于：

检查当前是否存在确定所述第一参考数据所需的第一历史累加数据；

若否，将当前获取的第一IMU数据中IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据作为第一历史累加数据保存，返回获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据的操作；

若是，计算所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值，并更新累加次数，所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值是由当前获取的第一IMU数据中所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据分别与第一历史累加数据中沿着第一坐标系三个不同坐标轴的数据相加得到的；

如果更新后的累加次数未达到第一累加阈值，则将IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值作为第一历史累加数据，返回获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据的操作；如果更新后的累加次数达到第一累加阈值，则将IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值分别和第一累加阈值的比值确定为所述第一参考数据。

在一个实施例中，所述第二计算模块包括：

第二参考数据确定单元，用于依据第三IMU数据确定计算第二转换关系所需的第二参考数据；

第二转换关系计算单元，用于依据所述第二参考数据计算第二转换关系。

在一个实施例中，

所述第三IMU数据包括：IMU沿着第二坐标系三个不同坐标轴的候选加速度数据；

所述第二参考数据确定单元依据第三IMU数据确定计算第二转换关系所需的第二参考数据时，具体用于：

检查当前是否存在确定第二参考数据所需的第二历史累加数据；

若否，将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据作为所述第二历史累加数据保存，返回获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的操作；

若是，计算所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值，并更新累加次数，所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值是由所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据分别与所述第二历史累加数据中沿着第二坐标系X轴、Y轴的数据相加得到的；

如果更新后的累加次数未达到第二累加阈值，则将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值作为第二历史累加数据，返回获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的操作；如果更新后的累加次数达到第二累加阈值，则将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定为所述第二参考数据。

在一个实施例中，所述第二转换关系计算单元依据所述第二参考数据计算第二转换关系时，具体用于：

依据所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定所述IMU的前进方向；

计算所述IMU的前进方向与目标坐标轴之间的夹角，所述目标坐标轴为所述第二坐标系中方向与所述IMU的前进方向最接近的坐标轴；

依据所述夹角计算所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据分别投影到所述前进方向的函数关系；

将所述函数关系确定为所述第二转换关系。

在一个实施例中，所述第二转换关系计算单元依据所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定所述IMU的前进方向时，具体用于：

在所述第二坐标系中确定与所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值对应的目标坐标位置；

将所述第二坐标系中原点坐标位置到所述目标坐标位置的方向确定为所述前进方向。

在一个实施例中，所述第二数据获取模块包括：

数据获取单元，用于获取所述IMU采集的当前IMU数据，所述当前IMU数据包括：IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的加速度数据、及IMU沿着第一坐标系Z轴的第一角速度数据；

角速度数据转换单元，用于按照所述第一转换关系将所述第一角速度数据转换为第二角速度数据；

数据确定单元，用于检查所述第二角速度数据是否小于角速度设定值，若是，将所述当前IMU数据中IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的加速度数据确定为第二IMU数据。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元。

本发明还提供一种电子设备，包括处理器及存储器；所述存储器存储有可被处理器调用的程序；其中，所述处理器执行所述程序时，实现如前述实施例中所述的IMU数据补偿方法。

本发明IMU数据补偿装置的实施例可以应用在电子设备上。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在电子设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图10所示，图10是本发明根据一示例性实施例示出的IMU数据补偿装置100所在电子设备的一种硬件结构图，除了图10所示的处理器510、内存530、接口520、以及非易失性存储器540之外，实施例中装置100所在的电子设备通常根据该电子设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。

本发明还提供一种机器可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现如前述实施例中任意一项所述的IMU数据补偿方法。

本发明可采用在一个或多个其中包含有程序代码的存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。机器可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。机器可读存储介质的例子包括但不限于：相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

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 (16)

1.一种IMU数据补偿方法，其特征在于，包括：

获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据；

依据所述第一惯 性传感器 IMU数据和预设的标准IMU数据计算第一转换关系，IMU的安装姿态对应第一坐标系，所述第一转换关系是所述第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系，所述第二坐标系为基于IMU的重力方向标定的坐标系；

获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据，按照所述第一转换关系将所述第二IMU数据转换为第三IMU数据，其中，所述获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据包括：当所述IMU沿所述第二坐标系Z轴的角速度数据小于角速度设定值时，将当前IMU数据中IMU沿着所述第一坐标系三个不同坐标轴的加速度数据确定为所述第二IMU数据；

依据所述第三IMU数据计算第二转换关系，所述第二转换关系为所述第二坐标系与第三坐标系之间的转换关系，所述第三坐标系为基于所述IMU在直线移动时的前进方向标定的坐标系；

利用所述第一转换关系和第二转换关系对所述IMU采集的IMU数据进行补偿。

2.如权利要求1所述的IMU数据补偿方法，其特征在于，依据所述第一惯 性传感器 IMU数据和预设的标准IMU数据计算第一转换关系，包括：

依据获取的第一惯 性传感器 IMU数据确定计算第一转换关系所需的第一参考数据；

计算所述第一参考数据至所述标准IMU数据的转换关系；

将所述转换关系确定为所述第一转换关系。

3.如权利要求2所述的IMU数据补偿方法，其特征在于，

所述第一惯 性传感器 IMU数据包括IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据；

依据获取的第一惯 性传感器 IMU数据确定计算第一转换关系所需的第一参考数据，包括：

检查当前是否存在确定所述第一参考数据所需的第一历史累加数据；

若否，将当前获取的第一惯 性传感器 IMU数据中IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据作为第一历史累加数据保存，返回获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据的操作；

若是，计算所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值，并更新累加次数，所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值是由当前获取的第一惯 性传感器 IMU数据中所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据分别与第一历史累加数据中沿着第一坐标系三个不同坐标轴的数据相加得到的；

如果更新后的累加次数未达到第一累加阈值，则将IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值作为第一历史累加数据，返回获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据的操作；如果更新后的累加次数达到第一累加阈值，则将IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值分别和第一累加阈值的比值确定为所述第一参考数据。

4.如权利要求1所述的IMU数据补偿方法，其特征在于，依据所述第三IMU数据计算第二转换关系，包括：

依据第三IMU数据确定计算第二转换关系所需的第二参考数据；

依据所述第二参考数据计算第二转换关系。

5.如权利要求4所述的IMU数据补偿方法，其特征在于，

所述第三IMU数据包括：IMU沿着第二坐标系三个不同坐标轴的候选加速度数据；

依据第三IMU数据确定计算第二转换关系所需的第二参考数据，包括：

检查当前是否存在确定第二参考数据所需的第二历史累加数据；

若否，将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据作为所述第二历史累加数据保存，返回获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的操作；

若是，计算所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值，并更新累加次数，所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值是由所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据分别与所述第二历史累加数据中沿着第二坐标系X轴、Y轴的数据相加得到的；

如果更新后的累加次数未达到第二累加阈值，则将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值作为第二历史累加数据，返回获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的操作；如果更新后的累加次数达到第二累加阈值，则将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定为所述第二参考数据。

6.如权利要求5所述的IMU数据补偿方法，其特征在于，依据所述第二参考数据计算第二转换关系，包括：

依据所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定所述IMU的前进方向；

计算所述IMU的前进方向与目标坐标轴之间的夹角，所述目标坐标轴为所述第二坐标系中方向与所述IMU的前进方向最接近的坐标轴；

依据所述夹角计算所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据分别投影到所述前进方向的函数关系；

将所述函数关系确定为所述第二转换关系。

7.如权利要求6所述的IMU数据补偿方法，其特征在于，依据所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定所述IMU的前进方向，包括：

在所述第二坐标系中确定与所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值对应的目标坐标位置；

将所述第二坐标系中原点坐标位置到所述目标坐标位置的方向确定为所述前进方向。

8.如权利要求1所述的IMU数据补偿方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述IMU采集的当前IMU数据，所述当前IMU数据包括：IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的加速度数据、及IMU沿着第一坐标系Z轴的第一角速度数据；

按照所述第一转换关系将所述第一角速度数据转换为第二角速度数据。

9.一种IMU数据补偿装置，其特征在于，包括：

第一数据获取模块，用于获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据；

第一计算模块，用于依据所述第一惯 性传感器 IMU数据和预设的标准IMU数据计算第一转换关系，IMU的安装姿态对应第一坐标系，所述第一转换关系是所述第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系，所述第二坐标系为基于IMU的重力方向标定的坐标系；

第二数据获取模块，用于获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据，按照所述第一转换关系将所述第二IMU数据转换为第三IMU数据；

第二计算模块，用于依据所述第三IMU数据计算第二转换关系，所述第二转换关系为所述第二坐标系与第三坐标系之间的转换关系，所述第三坐标系为基于所述IMU在直线移动时的前进方向标定的坐标系；

数据补偿模块，用于利用所述第一转换关系和第二转换关系对所述IMU采集的IMU数据进行补偿；

其中，所述第二数据获取模块包括：

数据确定单元，用于当所述IMU沿所述第二坐标系Z轴的角速度数据小于角速度设定值时，将当前IMU数据中IMU沿着所述第一坐标系三个不同坐标轴的加速度数据确定为所述第二IMU数据。

10.如权利要求9所述的IMU数据补偿装置，其特征在于，所述第一计算模块包括：

第一参考数据确定单元，用于依据获取的第一惯 性传感器 IMU数据确定计算第一转换关系所需的第一参考数据；

转换关系计算单元，用于计算所述第一参考数据至所述标准IMU数据的转换关系；

第一转换关系确定单元，用于将所述转换关系确定为所述第一转换关系。

11.如权利要求10所述的IMU数据补偿装置，其特征在于，

所述第一惯 性传感器 IMU数据包括IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据；

所述第一参考数据确定单元依据获取的第一惯 性传感器 IMU数据确定计算第一转换关系所需的第一参考数据时，具体用于：

检查当前是否存在确定所述第一参考数据所需的第一历史累加数据；

若否，将当前获取的第一惯 性传感器 IMU数据中IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据作为第一历史累加数据保存，返回获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据的操作；

若是，计算所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值，并更新累加次数，所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值是由当前获取的第一惯性传感器 IMU数据中所述IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的初始加速度数据分别与第一历史累加数据中沿着第一坐标系三个不同坐标轴的数据相加得到的；

如果更新后的累加次数未达到第一累加阈值，则将IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值作为第一历史累加数据，返回获取惯性传感器IMU在移动速度小于速度阈值时采集的第一惯性传感器IMU数据的操作；如果更新后的累加次数达到第一累加阈值，则将IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的累加值分别和第一累加阈值的比值确定为所述第一参考数据。

12.如权利要求9所述的IMU数据补偿装置，其特征在于，所述第二计算模块包括：

第二参考数据确定单元，用于依据第三IMU数据确定计算第二转换关系所需的第二参考数据；

第二转换关系计算单元，用于依据所述第二参考数据计算第二转换关系。

13.如权利要求12所述的IMU数据补偿装置，其特征在于，

所述第三IMU数据包括：IMU沿着第二坐标系三个不同坐标轴的候选加速度数据；

所述第二参考数据确定单元依据第三IMU数据确定计算第二转换关系所需的第二参考数据时，具体用于：

检查当前是否存在确定第二参考数据所需的第二历史累加数据；

若否，将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据作为所述第二历史累加数据保存，返回获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的操作；

若是，计算所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值，并更新累加次数，所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值是由所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据分别与所述第二历史累加数据中沿着第二坐标系X轴、Y轴的数据相加得到的；

如果更新后的累加次数未达到第二累加阈值，则将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值作为第二历史累加数据，返回获取所述IMU在直线移动时采集的第二IMU数据的操作；如果更新后的累加次数达到第二累加阈值，则将所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定为所述第二参考数据。

14.如权利要求13所述的IMU数据补偿装置，其特征在于，所述第二转换关系计算单元依据所述第二参考数据计算第二转换关系时，具体用于：

依据所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定所述IMU的前进方向；

计算所述IMU的前进方向与目标坐标轴之间的夹角，所述目标坐标轴为所述第二坐标系中方向与所述IMU的前进方向最接近的坐标轴；

依据所述夹角计算所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的候选加速度数据分别投影到所述前进方向的函数关系；

将所述函数关系确定为所述第二转换关系。

15.如权利要求14所述的IMU数据补偿装置，其特征在于，所述第二转换关系计算单元依据所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值确定所述IMU的前进方向时，具体用于：

在所述第二坐标系中确定与所述IMU沿着第二坐标系X轴、Y轴的累加值对应的目标坐标位置；

将所述第二坐标系中原点坐标位置到所述目标坐标位置的方向确定为所述前进方向。

16.如权利要求9所述的IMU数据补偿装置，其特征在于，所述第二数据获取模块还包括：

数据获取单元，用于获取所述IMU采集的当前IMU数据，所述当前IMU数据包括：IMU沿着第一坐标系三个不同坐标轴的加速度数据、及IMU沿着第一坐标系Z轴的第一角速度数据；

角速度数据转换单元，用于按照所述第一转换关系将所述第一角速度数据转换为第二角速度数据。

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