惯性测量系统的校准方法、惯性测量系统和可移动平台

摘要

一种惯性测量系统(420)的校准方法、惯性测量系统(420)和可移动平台(410)，惯性测量系统(420)包括主惯性测量单元(320)和辅惯性测量单元(330)，方法包括：进入校准模式(S110)；获取主惯性测量单元(320)输出的第一测量数据和辅惯性测量单元(330)输出的第二测量数据(S120)；利用第一测量数据和第二测量数据确定辅惯性测量单元(330)的测量误差，测量误差用于对辅惯性测量单元(330)输出的第三测量数据进行校准(S130)。能够自动采用主惯性测量单元(320)的输出数据对辅惯性测量单元(330)进行校准，无需用户主动触发校准，提高了用户体验，保证了系统的可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及惯性测量技术领域，具体而言涉及一种惯性测量系统的校准方法、惯性测量系统和可移动平台。

背景技术

惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，简称IMU)是一种可以测量运动载体加速度与角速度的传感器，是无人机、自动驾驶汽车等设备导航系统中的关键组成部分，其工作性能对于组合导航系统的精度有着较为重要的影响。IMU如果出现异常，将会导致飞行器侧翻坠落等严重后果，而在惯性测量系统中加入冗余的IMU能够提高可靠性，在主IMU出现异常时，系统立即切换到辅IMU，保证飞行安全。

由于IMU制造工艺上的精度局限和误差，会导致IMU的输出值与真实值之间存在误差，其中零偏(bias)是对其精度影响较大的误差。在无人机和组合导航设备出厂前，厂商会对IMU进行校准，消除bias等误差，但是出厂之后，IMU老化等因素会带来误差的变化。现有产品通常不关注辅IMU的准确性，也没有对辅IMU进行主动校准的方案，用户只能通过主动触发校准来消除误差，这就导致用户需要频繁校准，影响用户体验。而如果不主动触发校准，又会导致在主IMU失效时，辅IMU无法提供准确的信息，造成无人机失控或导航设备的异常。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本发明实施例第一方面提供了一种惯性测量系统的校准方法，应用于可移动平台，所述惯性测量系统包括主惯性测量单元和辅惯性测量单元，所述方法包括：

进入校准模式；

获取所述主惯性测量单元输出的第一测量数据和所述辅惯性测量单元输出的第二测量数据；

利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，所述测量误差用于对所述辅惯性测量单元输出的第三测量数据进行校准。

本发明实施例第二方面提供了一种惯性测量系统，应用于可移动平台，所述惯性测量系统包括：

主惯性测量单元，用于输出第一测量数据；

辅惯性测量单元，用于输出第二测量数据；

处理器，用于：进入校准模式；获取所述第一测量数据和所述第二测量数据；利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，所述测量误差用于对所述辅惯性测量单元输出的第三测量数据进行校准。

本发明实施例第三方面提供了一种可移动平台，包括：可移动平台本体，以及上述惯性测量系统，所述惯性测量系统设置于所述可移动平台本体上。

本发明实施例第四方面提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述惯性测量系统的校准方法的步骤。

本发明实施例的惯性测量系统的校准方法、惯性测量系统、可移动平台和计算机存储介质能够自动采用主惯性测量单元的输出数据对辅惯性测量单元进行校准，保证了辅惯性测量单元的测量精度，且无需用户主动触发校准，提高了用户体验和系统的可靠性。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1示出了根据本发明一实施例的惯性测量系统的校准方法的流程图；

图2示出了根据本发明一实施例的惯性测量系统的校准方法的较详细的流程图；

图3示出了根据本发明一实施例的惯性测量系统的结构框图；

图4示出了根据本发明一实施例的可移动平台的结构框图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明实施例的方案适用于采用惯性测量单元冗余设计的惯性测量系统，所述惯性测量系统包括主惯性测量单元和至少一个辅惯性测量单元，在一般情况下，采用主IMU的输出数据作为主要数据源，辅IMU作为备份切换或者在投票决策中使用。该惯性测量系统主要应用于可移动平台，如包括但不限于无人机、无人车、云台、相机、移动机器人等。

在一个较佳的实施例中，主惯性测量单元的精度高于辅惯性测量单元的精度，即一般情况下采用高精度测量单元的输出数据为准，同时增加低精度惯性测量单元作为冗余设计，相对于采用单高精度惯性测量单元的设计，提高了产品的可靠性，相对于采用多个高精度惯性测量单元的设计，又节约了成本。然而，在其他实施例中，主惯性测量单元和辅惯性测量单元也可以设置为相同的精度，例如均采用高精度惯性测量单元，以保证辅惯性测量单元的输出数据的精度与主惯性测量单元一致。

作为示例，主惯性测量单元和辅惯性测量单元分别包括加速度计和陀螺仪，加速度计检测物体在载体坐标系统中的加速度信号，而陀螺仪检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，处理器对这些信号进行处理之后，便可解算出当前的姿态。

下面结合附图，对本申请的惯性测量系统的校准方法、惯性测量系统、可移动平台和计算机可读存储介质进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

首先，参照图1和图2，对本发明实施例提供的惯性测量系统的校准方法进行描述。图1示出了根据本发明的一个实施例的惯性测量系统的校准方法100的流程图。如图1所示，方法100包括如下步骤：

在步骤S110，进入校准模式；

在步骤S120，获取所述主惯性测量单元输出的第一测量数据和所述辅惯性测量单元输出的第二测量数据；

在步骤S130，利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，所述测量误差用于对所述辅惯性测量单元输出的第三测量数据进行校准。该测量误差包括辅惯性测量单元的零偏误差。

在惯性测量系统的校准方法100中，将主惯性测量单元输出的第一测量数据作为第一真值，计算辅惯性测量单元输出的第二测量数据与该第一真值之间的误差，并将该误差作为辅惯性测量单元的测量误差存储在内存中。后续当由于主惯性测量单元发生故障或其他原因，需要使用辅惯性测量单元输出的第三测量数据作为数据源时，可以使用该测量误差对辅惯性测量单元输出的第三测量数据进行补偿，保证第三测量数据的准确性。根据本发明实施例的校准方法100无需用户主动进行校准，可以在用户无感知的状态下实现较高频次的校准，保证辅惯性测量单元的误差能够被在线消除，保证产品出厂后性能一直保证在最优状态。

具体地，在步骤S110中，可以在可移动平台上电启动后的静止状态下判断是否进入校准模式，若进入校准模式，则在进入运动状态后执行步骤S120和步骤S130。其中，可以在每次启动可移动平台时均进行对是否进入校准模式的判断，也可以每隔预定时间进行一次所述判断，除此之外，在接收到用户的校准指令时也可以进行是否需要进入校准模式的判断。

针对是否进入校准模式的判断，参照图2，作为一种实现方式，可以在静止状态下判断辅惯性测量单元是否需要校准，并判断主惯性测量单元是否有效，若辅惯性测量单元需要校准，且主惯性测量单元有效，则进入校准模式；若辅惯性测量单元不需要校准，或者主惯性测量单元无效，则停止校准并结束进程。

其中，对辅惯性测量单元是否需要校准和主惯性测量单元是否有效的判断可以依次进行。例如，可以如图2所示的，首先判断辅惯性测量单元是否需要校准，若辅惯性测量单元不需要校准，则不进入校准模式并直接结束进程；若辅惯性测量单元需要校准，则继而判断主惯性测量单元是否有效，若主惯性测量单元有效，则进入校准模式，反之不进入校准模式并结束进程。

同理，也可以先判断主惯性测量单元是否有效，在主惯性测量单元有效的前提下，再判断辅惯性测量单元是否需要校准，若辅惯性测量单元需要校准则进入校准模式，反之不进入校准模式并结束进程。在其他示例中，对辅惯性测量单元是否需要校准和主惯性测量单元是否有效的判断也可以并行进行，本发明实施例对二者的顺序不做限定。

具体地，判断辅惯性测量单元是否需要进行校准包括以下步骤：在静止状态下，获取辅惯性测量单元输出的第四测量数据，并判断所述第四测量数据与静止状态下的第二真值之间的偏差是否超过第一阈值。若第四测量数据与所述第二真值之间的偏差超过所述第一阈值，则认为辅惯性测量单元需要校准；若第四测量数据与第二真值之间的偏差不超过第一阈值，则认为辅惯性测量单元不需要进行校准，此时可以直接结束进程。

类似地，判断主惯性测量单元是否有效包括以下步骤：在静止状态下，获取主惯性测量单元输出的第五测量数据，并判断所述第五测量数据与静止状态下的第二真值之间的偏差是否超过第二阈值。若第五测量数据与第二真值之间的偏差不超过第二阈值，则认为主惯性测量单元有效；若第五测量数据与第二真值之间的偏差超过第二阈值，则认为主惯性测量单元无效，此时可以直接结束进程。

如上所述，所述主惯性测量单元可以包括第一加速度计和第一陀螺仪，所述辅惯性测量单元可以包括第二加速度计和第二陀螺仪，所述第二真值包括加速度计在静止状态下的第三真值和陀螺仪在静止状态下的第四真值两项。则在一个实施例中，在判断辅惯性测量单元是否需要进行校准时，可以分别判断第二加速度计和第二陀螺仪是否需要进行校准。若第二加速度计和第二陀螺仪中至少一个需要进行校准，则认为辅惯性测量单元需要进行校准。在判断主惯性测量单元是否有效时，可以分别判断第一加速度计和第一陀螺仪是否有效，与辅惯性测量单元不同的是，当第一加速度计和第一陀螺仪均有效时，方可认为主惯性测量单元有效。其中，对第二加速度计和第二陀螺仪是否需要进行校准的判断和对第一陀螺仪和第一加速度计是否有效的判断可以并行进行，也可以依任意次序进行，本发明实施例其顺序不做限制。

在上文所示的实施例中，判断辅惯性测量单元是否需要进行校准具体可以包括以下步骤：

在静止状态下，获取第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据；判断第四加速度计测量数据与静止状态下的第三真值之间的偏差是否超过第三阈值，以及判断第四陀螺仪测量数据与静止状态下的第四真值之间的偏差是否超过第四阈值。若第四加速度计测量数据与第三真值之间的偏差不超过第三阈值、且第四陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差不超过第四阈值，则判断辅惯性测量单元不需要进行校准；反之，若在第四加速度计测量数据与第三真值之间的偏差超过第三阈值和第四陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差超过第四阈值中满足了至少一项，则判断辅惯性测量单元需要进行校准。

类似地，判断主惯性测量单元是否有效可以包括以下步骤：

在静止状态下，获取第一加速度计输出的第五加速度计测量数据和第一陀螺仪输出的第五陀螺仪测量数据；判断第五加速度计测量数据与静止状态下的第三真值之间的偏差是否超过第五阈值，以及判断第五陀螺仪测量数据与静止状态下的第四真值之间的偏差是否超过第六阈值。若第五加速度计测量数据与第三真值之间的偏差不超过第五阈值、且第五陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差不超过第六阈值，则判断主惯性测量单元有效；反之，若在第五加速度计测量数据与第三真值之间的偏差超过第五阈值和第五陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差超过第六阈值中满足了至少一项，则判断主惯性测量单元无效。

在另一个实施例中，也可以采用分别判断第二加速度计和第二陀螺仪是否需要进行校准且满足校准条件的判断方式，当以下条件满足至少一个时，进入校准模式：(1)第二加速度计需要进行校准、且第一加速度计有效；(2)第二陀螺仪需要校准、且第一陀螺仪有效。

具体地，在静止状态下，获取第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据，并获取第一加速度计输出的第五加速度计测量数据和第一陀螺仪输出的第五陀螺仪测量数据。若第四加速度计测量数据与第三真值之间的偏差超过第三阈值、且第五加速度计测量数据与第三真值之间的偏差不超过第五阈值，则认为第二加速度计需要进行校准且满足校准条件。若第四陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差超过第四阈值、且第五陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差不超过所述第六阈值，则认为第二陀螺仪需要进行校准且满足校准条件。

在上文中，在静止状态下，用于对第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和第一加速度计输出的第五加速度计测量数据进行验证的第三真值为重力加速度g，用于对第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据和第一陀螺仪输出的第五陀螺仪测量数据进行验证的第四真值为0。由于在实际使用时，在加速度计和陀螺仪输出测量数据以后，还需使用内存中存储的测量误差对其进行补偿，因而实际需要关注的是使用内存中存储的测量误差补偿后的数据与真值之间的偏差，而根据校准次数，该内存中存储的测量误差可能是辅惯性测量单元出厂前确定的测量误差，也有可能是辅惯性测量单元上一次校准后确定的测量误差。

可以理解，若在加速度计和陀螺仪输出测量数据以后，直接利用该输出的测量数据与真值进行比较，则由于加速度计和陀螺仪在出厂之前即存在误差而需要对测量数据进行补偿，第三阈值为与第二加速度计的测量误差相关的数据，第四阈值为与第二陀螺仪的测量误差相关的数据，第五阈值为与第一加速度计的测量误差相关的数据，第六阈值为与第一陀螺仪的测量误差相关的数据。

其中，第三阈值、第四阈值、第五阈值和第六阈值可以是可变的，例如，通过在前一次校准时确定的相应项的测量误差的基础上增加一定数值或乘以一定比值来确定；或者，第三阈值、第四阈值、第五阈值和第六阈值可以是固定值，例如在出厂时校准所得的相应项的测量误差的基础上增加一定数值而确定。

除了图2所示的实现方式以外，在另外一种实现方式中，还可以在静止状态下判断辅惯性测量单元是否需要校准，若辅惯性测量单元需要校准，则直接进入校准模式，而无需对主惯性测量单元的有效性进行判断；若辅惯性测量单元不需要校准，则不进入校准模式，并结束进程。

在这种实现方式中，进入校准模式具体包括：在静止状态下，获取辅惯性测量单元输出的第四测量数据，并判断所述第四测量数据与静止状态下的第二真值之间的偏差是否超过第一阈值；若第四测量数据与所述第二真值之间的偏差超过所述第一阈值，则进入校准模式。

进一步地，辅惯性测量单元包括第二加速度计和第二陀螺仪，第二真值包括加速度计在静止状态下的第三真值和陀螺仪在静止状态下的第四真值两项，进入校准模式包括：在静止状态下，获取第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据；判断第四加速度计测量数据与静止状态下的第三真值之间的偏差是否超过第三阈值，以及判断第四陀螺仪测量数据与静止状态下的第四真值之间的偏差是否超过第四阈值；若在第四加速度计测量数据与第三真值之间的偏差超过第三阈值和第四陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差超过第四阈值种满足了至少一项，则直接进入校准模式，反之，若第四加速度计测量数据与第三真值之间的偏差不超过第三阈值、且第四陀螺仪测量数据与第四真值之间的偏差不超过第四阈值，则不进入校准模式，并结束进程。关于判断辅惯性测量单元是否需要校准的进一步的细节可以参照上文的相关描述，在此不做赘述。

在静止状态下进入校准模式后，可以暂时不执行校准动作，直到惯性测量系统进入运动状态以后，执行步骤S120，获取主惯性测量单元输出的第一测量数据和辅惯性测量单元输出的第二测量数据。进一步地，为了保证校准的准确性，可以在同一时刻由主惯性测量单元和辅惯性测量单元同步输出第一测量数据和第二测量数据，并在一段时间内获取多组同步输出的第一测量数据和第二测量数据，以用于在步骤S130中计算辅惯性测量单元的测量误差。

具体地，在步骤S130中，可以按照最小二乘法拟合多组同步采集的第一测量数据和所述第二测量数据，以计算出二者之间的误差，并将该误差作为辅惯性测量单元的测量误差存储于内存中，参照图2。该内存可以是各种非易失性的内存，例如可以包括闪存(FLASH)。内存中存储的测量误差是可更新的，每进行一次校准，即使用当前校准所得的测量误差替换上一次校准时存储在内存中的测量误差。后续当由于主惯性测量单元发生故障等原因，需要使用辅惯性测量单元输出的第三测量数据作为数据源时，可以调用存储于内存中的最近一次更新的测量误差对第三测量数据进行校准，由于该测量误差是以主惯性测量单元输出的第一测量数据作为真值而计算得到的，使用该测量误差对第三测量数据进行校准，可以保证校准后的数据与主惯性测量单元的输出数据一致。

进一步地，由于主惯性测量单元输出的第一测量数据与运动状态下的实际的真值之间也可能存在测量误差，当使用主惯性测量单元输出的第一测量数据作为数据源时，还可以采用内存中存储的主惯性测量单元的测量误差对其进行校准。因而在一个实施例中，在使用步骤S130中确定的测量误差对第三测量数据进行补偿以后，还可以调用主惯性测量单元的测量误差进行更进一步的校准，以获得最终的测量数据。其中，所述主惯性测量单元的测量误差可以是出厂时校准所得的测量误差，也可以是对主惯性测量单元进行手动校准所得的测量误差。

如上所述，主惯性测量单元包括第一陀螺仪和第一加速度计，辅惯性测量单元包括第二陀螺仪和第二加速度计，所述第一测量数据包括第一加速度计输出的第一加速度计测量数据和第一陀螺仪输出的第一陀螺仪测量数据，所述第二测量数据包括第二加速度计输出的第二加速度计测量数据和第二陀螺仪输出的第二陀螺仪测量数据。利用第一测量数据和第二测量数据对辅惯性测量单元输出的第三测量数据进行校准具体包括以下独立的两部分：利用第一加速度计测量数据和第二加速度计测量数据对第二加速度计的测量数据进行校准，以及利用第一陀螺仪测量数据和第二陀螺仪测量数据对第二陀螺仪的测量数据进行校准。每次校准时，可以对第二加速度计的输出数据和第二陀螺仪的输出数据中的一项进行校准，也可以对两项均进行校准，具体如下所述：

在步骤S110中，进入校准模式可能是由于检测到第二陀螺仪需要进行校准，即校准是由第二陀螺仪触发的；或者，进入校准模式可能是由于检测到第二加速度计需要进行校准，即校准是由第二加速度计触发的；当然，进入校准模式也有可能是由于检测到第二加速度计和第二陀螺仪均需要校准，即校准是由二者共同触发的。

则在一个实施例中，进入校准模式以后，无论校准是由第二陀螺仪、第二加速度计还是由二者共同触发的，均对第二陀螺仪和第二加速度计二者进行校准，即在步骤S120中，获取第一加速度计输出的第一加速度计测量数据和第一陀螺仪输出的第一陀螺仪测量数据，并获取第二加速度计输出的第二加速度计测量数据和第二陀螺仪输出的第二陀螺仪测量数据；在步骤S130中，利用第一加速度计测量数据和第二加速度计测量数据确定第二加速度计的测量误差，并利用第一陀螺仪测量数据和第二陀螺仪测量数据确定第二陀螺仪的测量误差。

而在另一个实施例中，在进入校准模式以后，还需判断第二加速度计和第二陀螺仪中哪一项触发了校准。若校准是由第二加速度计触发的，则只对第二加速度计进行校准，即在步骤S120中，获取第一加速度计输出的第一加速度计测量数据和第二加速度计输出的第二加速度计测量数据，并在步骤S130中，利用第一加速度计测量数据和第二加速度计测量数据确定第二加速度计的测量误差。若校准是由第二陀螺仪触发的，则只对第二陀螺仪进行校准，即在步骤S120中，获取第一陀螺仪输出的第一陀螺仪测量数据和第二陀螺仪输出的第二陀螺仪测量数据，并在步骤S130中，利用第一陀螺仪测量数据和第二陀螺仪测量数据确定第二陀螺仪的测量误差。若校准是由第二加速度计和第二陀螺仪共同触发的，则对二者均进行校准，具体参见上文。

第一加速度计和第二加速度计可以实现为单轴加速度计，也可以实现为多轴加速度计。当第一加速度计和第二加速度计为单轴加速度计时，可以直接计算第一加速度计测量数据与第二加速度计测量数据之间的误差作为第二加速度计的测量误差；当第一加速度计和第二加速度计为多轴加速度计时，则分别计算每个坐标轴上第一加速度测量数据与第二加速度计测量数据之间的误差，作为该坐标轴上的第二加速度计的测量误差。在一个示例中，第一加速度计和第二加速度计均可以实现为三轴加速度计，第一加速度计输出的第一加速度计测量数据和第二加速度计输出的第二加速度计测量数据分别包括沿x、y、z三个坐标轴的测量数据。在利用第一加速度计测量数据和第二加速度计测量数据确定第二加速度计的测量误差时，可以分别确定第二加速度计测量数据在每个坐标轴上的分量与第一加速度计测量数据在该坐标轴上的分量之间的误差，以作为第二加速度计在该坐标轴上的加速度计的测量误差，并将每个坐标轴上的加速度计的测量误差存储于内存中。后续当需要使用第二加速度计输出的第三加速度计测量数据作为数据源时，可以使用每个坐标轴上的加速度计的测量误差对第三加速度计测量数据在相应坐标轴上的分量进行补偿。

类似地，第一陀螺仪和第二陀螺仪也可以实现为单轴陀螺仪或多轴陀螺仪。当第一陀螺仪和第二陀螺仪位单轴陀螺仪时，可以直接计算第一陀螺仪输出数据与第二陀螺仪输出数据之间的误差作为第二陀螺仪的测量误差。当第一陀螺仪和第二陀螺仪位多轴陀螺仪时，则分别计算每个坐标轴上的第一陀螺仪测量数据与第二陀螺仪测量数据之间的误差，以作为该坐标轴上的第二陀螺仪的测量误差。在一个示例中，第一陀螺仪和第二陀螺仪均可以实现为三轴陀螺仪，第一陀螺仪输出的第一陀螺仪测量数据和第二陀螺仪输出的第二陀螺仪测量数据分别包括沿x、y、z三个坐标轴的测量数据。在利用第一陀螺仪测量数据和第二陀螺仪测量数据确定第二陀螺仪的测量误差时，可以分别确定第二陀螺仪测量数据在每个坐标轴上的分量与第一陀螺仪测量数据在该坐标轴上的分量之间的误差，以作为第二陀螺仪在该坐标轴上的测量误差，并将第二陀螺仪在每个坐标轴上的测量误差存储于内存中。后续当需要使用第二陀螺仪输出的第三陀螺仪测量数据作为数据源时，可以使用第二陀螺仪在每个坐标轴上的测量误差对第三陀螺仪测量数据在相应坐标轴上的分量进行补偿。

以上示例性地描述了根据本发明实施例的惯性测量系统的校准方法所包括的示例性步骤流程。本发明实施例的惯性测量系统的校准方法能够自动采用主惯性测量单元的输出数据对辅惯性测量单元进行校准，保证了辅惯性测量单元的测量精度，且无需用户主动触发校准，提高了用户体验和系统的可靠性。

本发明实施例另一方面提供了一种惯性测量系统，图3是本发明实施例的惯性测量系统300的一个示意性框图。如图3所示，惯性测量系统300包括：处理器310、主惯性测量单元320及辅惯性测量单元330，以下仅对惯性测量系统300的主要功能进行描述，而省略上文已描述的部分细节。

其中，主惯性测量单元320用于输出第一测量数据。进一步地，主惯性测量单元320包括第一加速度计和第一陀螺仪，第一测量数据包括第一加速度计输出的第一加速度计测量数据和第一陀螺仪输出的第一陀螺仪测量数据。

辅惯性测量单元330用于输出第二测量数据。进一步地，辅惯性测量单元330包括第二加速度计和第二陀螺仪，第二测量数据包括第二加速度计输出的第二加速度计测量数据和第二陀螺仪输出的第二陀螺仪测量数据。作为示例，主惯性测量单元320的测量精度高于辅惯性测量单元330的测量精度。所述第一测量数据和第二测量数据为运动状态下的测量数据。

处理器310可以具有数据处理能力和/或指令执行能力的任意形式的处理单元。例如，处理器310可以包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，微控制单元将中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口、LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的处理器，为不同的应用场合做不同组合控制。除了执行本发明实施例的校准方法以外，MCU还可以根据用户的操作指令以及主惯性测量单元320或辅惯性测量单元330的输出数据，通过算法控制可移动平台(例如无人机)的稳定运行。

具体地，处理器310用于执行以下步骤：进入校准模式；获取所述第一测量数据和所述第二测量数据；利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，所述测量误差用于对辅惯性测量单元输出的第三测量数据进行校准。

进一步地，利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，包括：将所述第一测量数据作为第一真值，确定所述第二测量数据与所述第一真值之间的误差以作为所述辅惯性测量单元的测量误差。

在一个实施例中，获取所述主惯性测量单元输出的第一测量数据和所述辅惯性测量单元输出的第二测量数据，包括：获取多组同步输出的所述第一测量数据和所述第二测量数据。所述确定所述第二测量数据与所述第一测量数据之间的误差，包括：按照最小二乘法拟合多组所述第一测量数据和所述第二测量数据，以计算出所述误差。

在一个实施例中，惯性测量系统300还包括内存，处理器310还用于在内存中存储所述误差。示例性地，所述误差是可更新的。

在一个实施例中，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述辅惯性测量单元输出的第四测量数据，并判断所述第四测量数据与静止状态下的第二真值之间的偏差是否超过第一阈值；若所述第四测量数据与所述第二真值之间的偏差超过所述第一阈值，则进入所述校准模式。

在另一个实施例中，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述辅惯性测量单元输出的第四测量数据和所述主惯性测量单元输出的第五测量数据；判断所述第四测量数据与静止状态下的第二真值之间的偏差是否超过第一阈值，并判断所述第五测量数据与所述第二真值之间的偏差是否不超过第二阈值；若所述第四测量数据与所述第二真值之间的偏差超过所述第一阈值，且所述第五测量数据与所述第二真值之间的偏差不超过所述第二阈值，则进入所述校准模式。

在一个实施例中，主惯性测量单元320包括第一加速度计和第一陀螺仪，主惯性测量单元320输出的第一测量数据包括第一加速度计输出的第一加速度计测量数据和第一陀螺仪输出的第一陀螺仪测量数据。辅惯性测量单元330包括第二加速度计和第二陀螺仪，辅惯性测量单元330输出的第二测量数据包括第二加速度计输出的第二加速度计测量数据和第二陀螺仪输出的第二陀螺仪测量数据；所述利用所述第一测量数据和所述第二测量数据确定所述辅惯性测量单元的测量误差，包括：利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差，所述第二加速度计的测量误差用于对所述第二加速度计输出的第三加速度计测量数据进行校准，和/或，利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差，所述第二陀螺仪的测量误差用于对所述第二陀螺仪输出的第三陀螺仪测量数据进行校准。

在一个实施例中，所述利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差，包括：每当进入所述校准模式时，利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差；或，若判断所述第二加速度计触发进入所述校准模式，则利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差。

在一个实施例中，所述利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差，包括：每当进入所述校准模式时，利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差；或，若判断所述第二陀螺仪触发进入所述校准模式，则利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差。

在一个实施例中，所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据分别包括沿三个坐标轴的测量数据，所述利用所述第一陀螺仪测量数据和所述第二陀螺仪测量数据确定所述第二陀螺仪的测量误差包括：确定每个坐标轴上的所述第二陀螺仪测量数据与相应坐标轴上的所述第一陀螺仪测量数据之间的误差以作为所述第二陀螺仪在该坐标轴上的测量误差。

在一个实施例中，所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据分别包括沿三个坐标轴的测量数据，所述利用所述第一加速度计测量数据和所述第二加速度计测量数据确定所述第二加速度计的测量误差包括：确定每个坐标轴上的所述第二加速度计测量数据与相应坐标轴上的所述第一加速度计测量数据之间的误差以作为所述第二加速度计在该坐标轴上的测量误差。

在一个实施例中，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和所述第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据；判断所述第四加速度计测量数据与静止状态下的第三真值之间的偏差是否超过第三阈值，以及判断所述第四陀螺仪测量数据与静止状态下的第四真值之间的偏差是否超过第四阈值；若所述第四加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差超过所述第三阈值，和/或所述第四陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差超过所述第四阈值，则进入所述校准模式。

在另一个实施例中，所述进入校准模式包括：在静止状态下，获取所述第二加速度计输出的第四加速度计测量数据和所述第二陀螺仪输出的第四陀螺仪测量数据，并获取所述第一加速度计输出的第五加速度计测量数据和所述第一陀螺仪输出的第五陀螺仪测量数据；判断所述第四加速度计测量数据与静止状态下的第三真值之间的偏差是否超过第三阈值，并判断所述第四陀螺仪测量数据与静止状态下的第四真值之间的偏差是否超过第四阈值；判断所述第五加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差是否不超过第五阈值，并判断所述第五陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差是否不超过第六阈值；若所述第四加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差超过所述第三阈值且所述第五加速度计测量数据与所述第三真值之间的偏差不超过所述第五阈值，和/或所述第四陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差超过所述第四阈值且所述第五陀螺仪测量数据与所述第四真值之间的偏差不超过所述第六阈值，则进入所述校准模式。

以上描述了惯性测量系统300各部件的主要功能，进一步的细节可以参照上文惯性测量系统的校准方法100中的相关描述，在此不做赘述。

在另一个实施例中，如图4所示，本发明实施例还提供了一种可移动平台400，所述可移动平台400包括可移动平台本体410和惯性测量系统420，所述惯性测量系统420设置在所述可移动平台本体410上。其中，所述可移动平台400包括任意需要设置惯性测量系统的可移动装置，例如可以包括无人机、无人车、云台、相机、无人机器人等中的至少一种。示例性地，当可移动平台400为无人机时，可移动平台本体410为无人机的机身。当可移动平台400为无人车时，可移动平台本体410为无人车的车身。当可移动平台400为云台时，可移动平台本体410为云台本体。惯性测量系统420包括上文任一实施例中所述的惯性测量系统，其具体细节参照上文，在此不做赘述。

另外，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序。当所述计算机程序由处理器执行时，可以实现前述校准方法100的步骤。

例如，该计算机存储介质为计算机可读存储介质。计算机存储介质例如可以包括智能电话的存储卡、平板电脑的存储部件、个人计算机的硬盘、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、便携式紧致盘只读存储器(CD-ROM)、USB存储器、或者上述存储介质的任意组合。计算机可读存储介质可以是一个或多个计算机可读存储介质的任意组合。

综上所述，本发明实施例的惯性测量系统的校准方法、惯性测量系统、可移动平台和计算机存储介质能够自动采用主惯性测量单元的输出数据对辅惯性测量单元进行校准，保证了辅惯性测量单元的测量精度，且无需用户主动触发校准，提高了用户体验和系统的可靠性。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。