偏角测量方法、设备及存储介质与流程

文档序号:14013417阅读:515来源:国知局

本发明涉及网络通信技术领域,尤其涉及一种偏角测量方法、设备及存储介质。



背景技术:

陀螺仪的偏角测量应用广泛,上至航天器、飞行器、航海器等装备,肩负着机体姿态、航向确定等重要职责。下至手机等智能终端产品,能够检测手机摆动姿态,增强人们体感游戏体验。

随着电子技术的发展,各种电子陀螺仪替代品层出不穷,其中应用较为广泛的是mens机械陀螺仪,但其存在的问题是,由于制造工艺的问题,其测量精度不是很高。现有技术中,也有科研人员基于ddsog工艺设计出硅微振动陀螺仪,但其需要较为严苛的工作环境,需要配套相应的环境稳定电路,应用较为复杂。



技术实现要素:

本发明的主要目的在于提出一种偏角测量方法、设备及存储介质,旨解决现有的偏移角度测量精度不高以及计算过程复杂的问题。

为实现上述目的,本发明提供的一种偏角测量方法,所述方法包括以下步骤:

获取陀螺仪表面的吸波材料的吸波特性;

测量所述吸波材料的占空比;

根据预设公式和所述占空比,计算所述陀螺仪的偏移角度。

可选的,测量所述吸波材料的占空比,包括:

接收传感器发射电磁波的电平;

根据接收的电平和持续时间,计算所述占空比。

可选的,采用以下公式计算所述占空比:其中,th代表高电平持续时间,t0代表高电平持续周期。

可选的,测量所述吸波材料的占空比,包括:

扫描天线在一个周期内画出的轨迹在所述陀螺仪所在球体的球大圆上的劣弧;

根据所述劣弧,计算所述占空比。

可选的,采用以下公式计算所述占空比:其中,c1c3代表所述劣弧长,c2为所述c1和c3之间的点,c1c2代表c1点至c2点的弧长;α1代表所述c1c2的圆心角,α2代表所述c1c3的圆心角。

可选的,在测量所述吸波材料的占空比之后,所述方法还包括:

经过坐标转换,计算所述占空比和所述偏移角度的关系为:

可选的,所述预设公式为:其中,β代表所述陀螺仪的偏移角度,cr代表所述占空比。

可选的,所述传感器的位置ps(xs,ys,zs)与所述占空比、所述陀螺仪的偏移角度之间满足以下公式:cr=f(β,xs,ys,zs)。

此外,为实现上述目的,本发明还提出一种设备,所述设备包括处理器和存储器,其中,所述处理器用于执行存储器中存储的偏角测量程序,以实现以上述的方法。

此外,为实现上述目的,本发明还提出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个或者多个程序,所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行,以实现上述的方法。

本发明提出的偏角测量方法、设备及存储介质,通过获取陀螺仪表面的吸波材料的吸波特性,测量吸波材料的占空比,并根据预设公式和占空比,计算陀螺仪的偏移角度。与现有技术相比,本发明的偏角测量方法,至少具有如下优势:一是陀螺仪为空芯结构,能够大幅降低自重;二是可以采用各种设备泄露的电磁波作为辐射源,比如主辅天线的副瓣等,这样也可以在一定程度上节省电源,并解决手机内部的电磁兼容(emc)问题;三是适用于各种工作条件下,受环境影响很小。

附图说明

图1为本申请较佳实施例提供的偏角测量方法的流程示意图;

图2为本申请各个实施例中的陀螺仪笛卡尔坐标系统的示意图;

图3为图2中陀螺仪产生偏移的笛卡尔坐标系统的示意图一;

图4为本申请各个实施例中铺设吸波材料的示意图;

图5为本申请较佳实施例提供的偏角测量方法的子流程示意图一;

图6为本申请较佳实施例提供的偏角测量方法的子流程示意图二;

图7为图2中陀螺仪产生偏移的笛卡尔坐标系统的示意图二;

图8为本申请另一较佳实施例提供的设备的结构组成示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

第一实施例

如图1所示,为本申请较佳实施例提供的偏角测量方法的流程示意图。在图1中,所述偏角测量方法包括以下步骤:

步骤110,获取陀螺仪表面的吸波材料的吸波特性;

步骤120,测量所述吸波材料的占空比;

步骤130,根据预设公式和所述占空比,计算所述陀螺仪的偏移角度。

具体的,建立如图2所示的笛卡尔坐标系统o-xyz,其中,坐标原点o位于陀螺仪的球心位置,坐标平面yoz在球大圆内。当检测陀螺仪产生偏移,如图3所示,也就是说,当球轴线在yoz平面内从oz转到m1m2时,其偏角设为β,该偏角正向为从y轴正向看去逆时针旋转。

在陀螺仪表面覆盖周期性的频率选择表面(frequencyselectivesurface,fss)和吸波材料。优选的,所述fss为透射型fss,且所述透射型fss单元结构采用了y型,具有良好的带内插损、合适的带宽、良好的角度稳定性。

可选的,如图4所示,为铺设吸波材料的示意图,在球上选取球小圆i、ii和iii,其中,球小圆ii位于坐标平面yoz上,球小圆i和iii分别相对球小圆ii具有俯仰角φm=45°和φm=-45°,使用δ=45°的圆面截取球小圆i、iii得到点a1和b2,弧a1a2、b1b2分别是过x轴和a1或b2点球大圆上的劣弧,从而,球面三角形a1a2b2和a1b1b2组成了一个周期的材质铺设模型,并在球面三角形a1a2b2和a1b1b2铺设具有不同反射系数的材料。

在步骤120中,测量吸波材料的占空比的方式有以下两种:

第一种方式是,如图5所示,步骤120具体包括以下步骤:

步骤510,接收传感器发射电磁波的电平;

步骤520,根据接收的电平和持续时间,计算所述占空比。

具体的,在陀螺仪未工作时,传感器可以吸收终端天线露在机身内部的电磁波,当陀螺仪产生偏移并需要工作时,传感器发射电磁波照射陀螺仪,则接收传感器根据接收电平。

根据接收的电平和持续时间,采用公式(1)计算占空比cr:

其中,th代表高电平持续时间,t0代表高电平持续周期。

第二种方式是,如图6所示,步骤120具体包括以下步骤:

步骤610,扫描天线在一个周期内画出的轨迹在所述陀螺仪所在球体的球大圆上的劣弧;

步骤620,根据所述劣弧,计算所述占空比。

具体的,当球体偏转β时,则图3中的球小圆i、iii也随之转动,如图7所示,扫描天线在一个周期内画出的轨迹是yoz面上的球大圆上的劣弧c1c3,在弧c1c3之间选取c2点,且c2点位于频率选择表面上,则占空比采用公式(2)进行计算,即:c1c2弧长和c1c3弧长的比,当陀螺仪以匀角速度转动时,占空比也等于弧c1c2和弧c1c3所对的圆心角α1和α2的比值:

本领域技术人员可以理解的是,根据公式(2)和图7可知,当陀螺仪发生偏移时,c1和c3的位置随之产生比那话,则公式(2)所表示的占空比cr会随着偏移角度的不同而不同。

可选的,若采用第二种方式测量占空比,则在步骤120之后还包括以下步骤:

经过坐标转换,根据公式(3)计算所述占空比和所述偏移角度的关系为:

在步骤130中,预设的公式为公式(4):

若采用第一种方式测量占空比cr,则可以直接按照公式(4)计算偏移角度。若采用第二种方式测量占空比cr,则可以根据公式(3)进行反正切函数转换得到公式(4)再进行计算。

可选的,陀螺仪表面涂上两种材质的吸波材料,具备不同的吸波特性,则传感器的位置ps(xs,ys,zs)与所述占空比、所述陀螺仪的偏移角度之间满足公式(5):

cr=f(β,xs,ys,zs)公式(5)

在实际应用中,配备陀螺仪的航天器、飞行器、航海器、终端等产品的金属边框的缝隙处天线辐射电磁波能力最强,则金属边框天线产生的副瓣也会越大,则天线附近设置陀螺仪,其照射探头及表面附着的吸波材料就能够吸收天线漏波,减小其干扰风险。另外,陀螺仪可放置于主天线或者辅天线,也可以是gps、wifi模块附近,并根据结构及实际应用进行调整。当天线工作时,会产生副瓣等,在产品内部容易造成电磁波泄露,由陀螺仪探头吸收电磁波,储存起来作为辐射源。

本实施例的偏角测量方法,通过获取陀螺仪表面的吸波材料的吸波特性,测量吸波材料的占空比,并根据预设公式和占空比,计算陀螺仪的偏移角度。与现有技术相比,本发明的偏角测量方法,至少具有如下优势:一是陀螺仪为空芯结构,能够大幅降低自重;二是可以采用各种设备泄露的电磁波作为辐射源,比如主辅天线的副瓣等,这样也可以在一定程度上节省电源,并解决手机内部的电磁兼容(emc)问题;三是适用于各种工作条件下,受环境影响很小。

第二实施例

图8为本申请另一较佳实施例提供的设备的结构组成示意图,设备800包括:

处理器810、与处理器810连接的存储器820及存储在所述存储器810上并可在所述处理器820上运行的偏角测量程序830。所述的偏角测量程序830包括一系列的存储于存储器810上的计算机程序指令,当该计算机程序指令被处理器820执行时,可以实现本发明各实施例的偏角测量操作。所述处理器810用于执行存储器820中存储的偏角测量程序830,以实现以下步骤:

获取陀螺仪表面的吸波材料的吸波特性;

测量所述吸波材料的占空比;

根据预设公式和所述占空比,计算所述陀螺仪的偏移角度。

具体的,建立如图2所示的笛卡尔坐标系统o-xyz,其中,坐标原点o位于陀螺仪的球心位置,坐标平面yoz在球大圆内。当检测陀螺仪产生偏移,如图3所示,也就是说,当球轴线在yoz平面内从oz转到m1m2时,其偏角设为β,该偏角正向为从y轴正向看去逆时针旋转。

在陀螺仪表面覆盖周期性的频率选择表面(frequencyselectivesurface,fss)和吸波材料。优选的,所述fss为透射型fss,且所述透射型fss单元结构采用了y型,具有良好的带内插损、合适的带宽、良好的角度稳定性。

可选的,如图4所示,为铺设吸波材料的示意图,在球上选取球小圆i、ii和iii,其中,球小圆ii位于坐标平面yoz上,球小圆i和iii分别相对球小圆ii具有俯仰角φm=45°和φm=-45°,使用δ=45°的圆面截取球小圆i、iii得到点a1和b2,弧a1a2、b1b2分别是过x轴和a1或b2点球大圆上的劣弧,从而,球面三角形a1a2b2和a1b1b2组成了一个周期的材质铺设模型,并在球面三角形a1a2b2和a1b1b2铺设具有不同反射系数的材料。

测量吸波材料的占空比的方式有以下两种:

第一种方式是,所述处理器810用于执行存储器820中存储的偏角测量程序830,以实现以下步骤:

接收传感器发射电磁波的电平;

根据接收的电平和持续时间,计算所述占空比。

具体的,在陀螺仪未工作时,传感器可以吸收终端天线露在机身内部的电磁波,当陀螺仪产生偏移并需要工作时,传感器发射电磁波照射陀螺仪,则接收传感器根据接收电平。

根据接收的电平和持续时间,采用公式(1)计算占空比cr:

其中,th代表高电平持续时间,t0代表高电平持续周期。

第二种方式是,所述处理器810用于执行存储器820中存储的偏角测量程序830,以实现以下步骤:

扫描天线在一个周期内画出的轨迹在所述陀螺仪所在球体的球大圆上的劣弧;

根据所述劣弧,计算所述占空比。

具体的,当球体偏转β时,则图3中的球小圆i、iii也随之转动,如图7所示,扫描天线在一个周期内画出的轨迹是yoz面上的球大圆上的劣弧c1c3,在弧c1c3之间选取c2点,且c2点位于频率选择表面上,则占空比采用公式(2)进行计算,即:c1c2弧长和c1c3弧长的比,当陀螺仪以匀角速度转动时,占空比也等于弧c1c2和弧c1c3所对的圆心角α1和α2的比值:

本领域技术人员可以理解的是,根据公式(2)和图7可知,当陀螺仪发生偏移时,c1和c3的位置随之产生比那话,则公式(2)所表示的占空比cr会随着偏移角度的不同而不同。

可选的,若采用第二种方式测量占空比,则在步骤120之后还包括以下步骤:

经过坐标转换,根据公式(3)计算所述占空比和所述偏移角度的关系为:

预设的公式为公式(4):

若采用第一种方式测量占空比cr,则可以直接按照公式(4)计算偏移角度。若采用第二种方式测量占空比cr,则可以根据公式(3)进行反正切函数转换得到公式(4)再进行计算。

可选的,陀螺仪表面涂上两种材质的吸波材料,具备不同的吸波特性,则传感器的位置ps(xs,ys,zs)与所述占空比、所述陀螺仪的偏移角度之间满足公式(5):

cr=f(β,xs,ys,zs)公式(5)

在实际应用中,配备陀螺仪的航天器、飞行器、航海器、终端等产品的金属边框的缝隙处天线辐射电磁波能力最强,则金属边框天线产生的副瓣也会越大,则天线附近设置陀螺仪,其照射探头及表面附着的吸波材料就能够吸收天线漏波,减小其干扰风险。另外,陀螺仪可放置于主天线或者辅天线,也可以是gps、wifi模块附近,并根据结构及实际应用进行调整。当天线工作时,会产生副瓣等,在产品内部容易造成电磁波泄露,由陀螺仪探头吸收电磁波,储存起来作为辐射源。

本实施例的设备,通过获取陀螺仪表面的吸波材料的吸波特性,测量吸波材料的占空比,并根据预设公式和占空比,计算陀螺仪的偏移角度。与现有技术相比,本发明的偏角测量方法,至少具有如下优势:一是陀螺仪为空芯结构,能够大幅降低自重;二是可以采用各种设备泄露的电磁波作为辐射源,比如主辅天线的副瓣等,这样也可以在一定程度上节省电源,并解决手机内部的电磁兼容(emc)问题;三是适用于各种工作条件下,受环境影响很小。

第三实施例

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质。这里的计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序。其中,计算机可读存储介质可以包括易失性存储器,例如随机存取存储器;存储器也可以包括非易失性存储器,例如只读存储器、快闪存储器、硬盘或固态硬盘;存储器还可以包括上述种类的存储器的组合。当计算机可读存储介质中一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行,以实现上述第一实施例所提供的偏角测量方法。

需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。

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,本申请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(可以是手机,计算机,服务器,空调器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述,但是本申请并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本申请的启示下,在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本申请的保护之内。

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