一种姿态校验方法、装置、设备和存储介质与流程

1.本技术涉及姿态校验领域，尤其涉及一种姿态校验方法、装置、设备和存储介质。


背景技术：

2.目前，利用如惯性测量单元(即imu)等传感器可以测量物体的姿态信息，而准确获取物体的姿态信息是应用于人体动作捕捉、无人机和虚拟现实等技术领域的基石。
3.进而，验证姿态信息测量结果是否准确是个重要条件，以确保如惯性测量单元等传感器可用于高精度的姿态信息的测量。现有技术中，校验姿态信息的方法一般是利用光学运动捕捉系统或机械臂提供标准姿态信息与惯性测量单元本身输出的姿态信息进行对比，完成姿态检验；但上述方法均需要通过相应设备进行实现，而所采用的设备均造价昂贵，并且该方法的实现过程操作复杂，进而导致其实用性较低。


技术实现要素：

4.有鉴于此，为了解决现有技术存在的问题，本技术提供了一种姿态校验方法、装置、设备和存储介质。
5.第一方面，本发明提供一种姿态校验方法，应用于校验装置，所述校验装置包括水平台以及放置在所述水平台上的多面体，将待测imu放置在所述多面体的目标面中；其中，所述目标面的对称面与所述水平台贴合，所述待测imu的任一边与所述目标面的目标边为平行关系；所述方法包括：
6.获取直角坐标系下所述目标边以及所述目标边的一相邻边的顶点坐标，计算所述目标边的第一单位向量和所述目标面的法向量；
7.根据所述第一单位向量和所述法向量计算所述待测imu中垂直边的第二单位向量；其中，所述垂直边为与所述待测imu的平行边呈垂直关系，所述平行边为所述待测imu中与所述目标面的目标边呈平行关系的边；
8.根据所述第一单位向量、所述法向量和所述第二单位向量，计算得到所述待测imu在所述目标面的第一位姿方向余弦矩阵，并根据所述第一位姿方向余弦矩阵计算得到所述待测imu的第一位姿信息；
9.获取所述待测imu当前输出的第二位姿信息，通过所述第一位姿信息对所述第二位姿信息进行校验。
10.在可选的实施方式中，还包括：
11.将所述多面体按照非目标面依次贴合于所述水平台放置，分别计算所述待测imu在所述目标面上的多个第三位姿信息以及获取所述待测imu对应输出的多个第四位姿信息；
12.通过所述多个第三位姿信息对所述多个第四位姿信息进行校验。
13.在可选的实施方式中，所述将所述多面体按照非目标面依次贴合于所述水平台放置，分别计算所述待测imu在所述目标面上的多个第三位姿信息，包括：
14.计算将所述多面体按照每个非目标面依次贴合于所述水平台放置时，所述多面体对应的旋转轴和旋转角度；
15.根据所述旋转轴和所述旋转角度生成旋转矩阵；
16.根据所述旋转矩阵，计算所述多面体中每个所述非目标面的单位法向量，并根据所述单位法向量，分别计算每个所述非目标面贴合所述水平台放置时，所述待测imu在所述目标面的第二位姿方向余弦矩阵；
17.根据所述第二位姿方向余弦矩阵，对应计算得到所述待测imu的多个第三位姿信息。
18.在可选的实施方式中，所述根据所述第二位姿方向余弦矩阵，对应计算得到所述待测imu的多个第三位姿信息，包括：
19.根据所述第二位姿方向余弦矩阵，分别计算所述目标面在将每个所述非目标面贴合所述水平台放置时对应一个的俯仰角和滚转角；
20.根据各个所述俯仰角和所述滚转角，对应计算得到所述待测imu的多个第三位姿信息。
21.在可选的实施方式中，所述根据所述旋转矩阵，计算所述多面体中每个所述非目标面的单位法向量，包括：
22.分别计算每个所述非目标面的法向量；
23.将每个所述非目标面的法向量与所述旋转矩阵的乘积对应作为每个所述非目标面的单位法向量。
24.在可选的实施方式中，所述通过所述多个第三位姿信息对所述多个第四位姿信息进行校验，包括：
25.根据所述多个第三位姿信息和所述多个第四位姿信息，对应计算得到所述目标面的多个俯仰角和多个滚转角；
26.分别计算各个俯仰角以及各个滚转角之间的误差均值和标准差值。
27.在可选的实施方式中，所述根据所述第一单位向量、所述法向量和所述第二单位向量，计算得到所述待测imu在所述目标面的第一位姿方向余弦矩阵，包括：
28.获取所述直角坐标系以及导航坐标系之间的对应关系；
29.根据所述第一单位向量、所述法向量、所述第二单位向量和所述对应关系，计算在所述导航坐标系中所述待测imu在所述目标面的第一位姿方向余弦矩阵。
30.第二方面，本发明提供一种姿态校验装置，包括：
31.获取模块，用于获取直角坐标系下所述目标边以及所述目标边的一相邻边的顶点坐标，计算所述目标边的第一单位向量和所述目标面的法向量；
32.第一计算模块，用于根据所述第一单位向量和所述法向量计算所述待测imu中垂直边的第二单位向量；其中，所述垂直边为与所述待测imu的平行边呈垂直关系，所述平行边为所述待测imu中与所述目标面的目标边呈平行关系的边；
33.第二计算模块，用于根据所述第一单位向量、所述法向量和所述第二单位向量，计算得到所述待测imu在所述目标面的第一位姿方向余弦矩阵，并根据所述第一位姿方向余弦矩阵计算得到所述待测imu的第一位姿信息；
34.校验模块，用于获取所述待测imu当前输出的第二位姿信息，通过所述第一位姿信
息对所述第二位姿信息进行校验。
35.第三方面，本发明提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以实施前述的姿态校验方法。
36.第四方面，本发明提供一种计算机存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实施根据前述的姿态校验方法。
37.本技术实施例具有如下有益效果：
38.本技术实施例提供了一种姿态校验方法，包括：获取直角坐标系下多面体的目标边以及目标边的一相邻边的顶点坐标，计算目标边的第一单位向量和目标面的法向量；根据第一单位向量和法向量计算待测imu中垂直边的第二单位向量；其中，垂直边为与待测imu的平行边呈垂直关系，平行边为待测imu中与目标面的目标边呈平行关系的边；根据第一单位向量、法向量和第二单位向量，计算得到待测imu在目标面的第一位姿方向余弦矩阵，并根据第一位姿方向余弦矩阵计算得到待测imu的第一位姿信息；获取待测imu当前输出的第二位姿信息，通过第一位姿信息对第二位姿信息进行校验。本技术实施例通过多面体的结构信息计算该待测imu的姿态信息，并将其与待测imu自身输出的姿态信息进行比较，从而验证待测imu自身输出的姿态信息的准确度。
附图说明
39.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对本技术保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
40.图1示出了通过光学测量系统进行姿态校验时imu的放置位置示意图；
41.图2示出了通过机械臂进行姿态校验时imu的放置位置示意图；
42.图3示出了本技术实施例中姿态校验方法的第一种实施方式示意图；
43.图4示出了本技术实施例中放置有待测imu的多面体的示意图；
44.图5示出了本技术实施例中直角坐标系与导航坐标系的对应关系示意图；
45.图6示出了本技术实施例中姿态校验方法的第二种实施方式示意图；
46.图7示出了本技术实施例中姿态校验方法的第三种实施方式示意图；
47.图8示出了本技术实施例中姿态校验方法的第四种实施方式示意图；
48.图9示出了本技术实施例中姿态校验装置的一种结构示意图。
具体实施方式
49.下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。
50.通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
51.在下文中，可在本技术的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
52.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
53.除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本技术的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本技术的各种实施例中被清楚地限定。
54.目前，通过光学测量系统(如vicon，optitrack等)来验证姿态正确性时，如图1所示，在可移动平面上放置3个光标a、b、c，ba
⊥
bc，imu的长短边沿分别与ba和bc平行。将放置有imu和光标的平面置于光学系统的视场中，移动平面到任意姿态并静止3到5秒钟，重复此操作，相应记录若干组静态的姿态信息数据。后续，光学测量系统可以输出由光标a、b、c构成的刚体姿态信息，作为标准姿态信息，用于与imu本身的姿态信息输出进行对比验证。
55.但是，光学测量系统的造价较为昂贵，且还需专门占用较大面积的测试场地，该系统的操作技能需要培训，操作过程较复杂，不适合有遮挡的环境，进而导致该方法的实用性较差。
56.另外，利用机械臂验证姿态信息的正确性时，如图2所示，旋转机械臂到任意位置静止3到5秒，同时记录机械臂输出的角度信息和imu的姿态信息，再次旋转机械到新的位置静止3到5秒并再次记录相关数据，重复此操作，记录若干组静态的姿态信息数据。后续，对比机械臂的输出姿态信息与imu本身输出的姿态信息，验证imu本身输出的姿态信息的正确性。但该验证方法，一方面，依赖机械臂的制造精度，且机械臂制造成本较高；另一方面，一般来说机械臂须占用一定的实验室空间；此外，该方法还要求操作者具备一定的机器人学的知识以及具有一定的操作技能。值得说明的是，由于机械臂本身并非为测量而设计，不是标准测量工具，其精度有高有低，因此，该方法所得到的验证结果很难具有理论上的公信力，进而导致该方法的实用性和准确性较差。
57.基于此，本技术实施例提供了一种姿态校验方法，用于检测如imu、倾角计等各类传感器的姿态信息的测量精度。其中，该方法应用于校验装置。示范性地，校验装置包括水平台以及放置在水平台上的多面体。
58.本技术实施例将待测imu放置在多面体的目标面中；进而，通过多面体的结构信息计算该待测imu的姿态信息，并将其与待测imu自身输出的姿态信息进行比较，从而验证待测imu自身输出的姿态信息的准确度。
59.进一步地，在多面体的目标面上放置待测imu时，多面体中目标面的对称面与水平台贴合，待测imu的任一边与目标面的目标边为平行关系。
60.在一实施方式中，该目标面设置有凹槽，该凹槽用于放置待测imu，进而，待测imu的任一边沿与凹槽平行放置，以保证目标面能准确地表示待测imu的姿态信息。
61.具体地，该多面体的每个面均设置有编号；水平台用于放置多面体，以使得多面体
处于水平位置，进而保证多面体各条边及其顶点的坐标的准确性，即保证多面体结构信息的准确度，进而保证后续姿态信息计算的准确度和可靠性；另外，该水平台还用于识别当前多面体与水平台的接触面的编号，即识别当前多面体中用于贴合水平台的面的编号。
62.可选的，该校验装置还包括显示屏，该显示屏用于显示多面体当前接触面的编号、待测imu自身输出的姿态信息、所计算出的待测imu的姿态信息、误差信息等。该显示屏可以选用液晶屏等，具体在此不做限定。
63.进一步可选的，该校验装置还包括支架和摄像头，该摄像头通过支架设置在水平台上方，用于检测当前多面体与水平台的接触面的编号，其支架和摄像头的具体设置位置和设置形式在此不做限定。
64.请参照图3，下面对该姿态校验方法进行详细说明。
65.s10，获取直角坐标系下目标边以及目标边的一相邻边的顶点坐标，计算目标边的第一单位向量和目标面的法向量。
66.s20，根据第一单位向量和法向量计算待测imu中垂直边的第二单位向量。
67.s30，根据第一单位向量、法向量和第二单位向量，计算得到待测imu在目标面的第一位姿方向余弦矩阵，并根据第一位姿方向余弦矩阵计算得到待测imu的第一位姿信息。
68.可以理解，预先获取该多面体的结构信息。具体地，预先获取直角坐标系下，多面体目标面中目标边以及该目标边对应一条相邻边上的顶点坐标，进而通过该顶点坐标计算相应的向量，以通过相应向量和顶点坐标来表征该多面体当前的结构信息。
69.示例的，如图4所示，多面体上每个面均设置有唯一编号，如12、13、14、15、23、27等，其编号的具体设置形式在此不做限定；将待测imu放置在多面体中设置有凹槽的目标面a(即面a)；将面a上的相关顶点分别标记为e、f、g。其中，待测imu的边标记为od；凹槽的一条边记为oc。待测imu的任一边沿与凹槽平行放置，以确保通过多面体的a面的结构信息能准确地计算出该待测imu的姿态信息；其中，待测imu的边oc//ef，od
⊥
oc。
70.将边ef作为目标边，相邻边为ge，获取顶点e、f、g在预设的直角坐标系下的坐标，从而根据该顶点坐标，计算面a的单位法向量，将该单位法向量记为n
oh
。而后，计算向量ef的值以及向量ef的第一单位向量的值，将向量ef对应的第一单位向量记为n
ef
。
71.将待测imu的边oc作为平行边，边od作为垂直边；其中，垂直边为与待测imu的平行边呈垂直关系，平行边为待测imu中与目标面的目标边呈平行关系的边。
72.通过单位法向量n
oh
与第一单位向量n
ef
的值，计算垂直边od的第二单位向量n
od
。
73.通过n
od n
ef n
oh
构成面a中待测imu的姿态信息在多面体所在直角坐标系下的位姿方向余弦矩阵(即rb)。具体为：
[0074][0075]
其中，x、y、z对应表示为该待测imu的位姿坐标中的一个分量。
[0076]
进一步地，如图5所示，根据多面体所在直角坐标系和导航坐标系(即北东地坐标系，ned)的对应关系，将上述得到的直角坐标系下的位姿方向余弦矩阵转换为导航坐标系
下的位姿方向余弦矩阵，其中，将导航坐标系下的位姿方向余弦矩阵记为第一位姿方向余弦矩阵。具体地，该第一位姿方向余弦矩阵(即rned)为：
[0077][0078]
而后，通过该第一位姿方向余弦矩阵，计算得到欧拉角，进而得到当前面a上的待测imu的俯仰角和滚转角，生成第一位姿信息。
[0079]
s40，获取待测imu当前输出的第二位姿信息，通过第一位姿信息对第二位姿信息进行校验。
[0080]
可以理解，在通过多面体的结构信息计算得到待测imu的第一位姿信息时，该imu自身也可采集到相应的位姿信息。进而，同时获取当前待测imu自身输出的第二位姿信息，通过第一位姿信息和第二位姿信息中的俯仰角和滚转角，分别计算第一位姿信息与第二位姿信息之间的误差值，进而得到误差值的均值和标准差值，该误差值的均值和标准差值即表征第一位姿信息与第二位姿信息之间的偏差程度，进而，即可验证该待测imu自身输出的第二位姿信息是否准确。
[0081]
若第一位姿信息和第二位姿信息之间的偏差程度较小，则说明待测imu自身输出的第二位姿信息的准确度较高。
[0082]
在一实施方式中，可通过预定阈值进行判断，若第一位姿信息和第二位姿信息之间的误差值的均值和标准差值均小于对应的预定阈值，则说明该第二位姿信息的准确度较高，从而无需对待测imu的内部参数进行调整；反之，则说明第二位姿信息的准确度较低，需要对待测imu的内部参数进行调整，以使其自身测量的位姿信息满足预设精度要求。
[0083]
值得说明的是，本实施例通过多面体的具体结构信息来相应计算放置在多面体上的待测imu的姿态信息时，由于多面体各表面均是等边等角的正多角形，且形状和大小都相同，其结构信息不易受其他因素干扰，进而采用数学方式结合结构信息计算姿态信息时，可以得到一个较为精准的标准姿态信息，从而，可以将通过上述各个步骤所计算出的待测imu的姿态信息作为一个标准量，后续再根据该标准量与待测imu自身输出的姿态信息进行比对，可以较为精准的验证该待测imu自身输出的姿态信息的准确度。
[0084]
作为一种可选的实施方式，本技术实施例还可以通过旋转多面体，根据多面体旋转过程中所计算出的面a上待测imu的姿态信息来实现姿态校验，其中，旋转多面体是指，将多面体的非目标面依次作为接触面放置在水平台上，进而计算旋转多面体过程中待测imu对应的位姿信息，并将所计算的位姿信息与待测imu自身输出的位姿信息对应进行比较，从而验证待测imu自身输出的位姿信息的准确度。
[0085]
请参照图6，下面对该实施例进行说明。
[0086]
s50，将多面体按照非目标面依次贴合于水平台放置，分别计算待测imu在目标面上的多个第三位姿信息以及获取待测imu对应输出的多个第四位姿信息。
[0087]
s60，通过多个第三位姿信息对多个第四位姿信息进行校验。
[0088]
可以理解，将多面体的所有非目标面依次作为接触面，放置在水平台上，形成多面
体旋转效果。进而，后续在旋转多面体时，对应获取所有非目标面依次接触水平台时，目标面上待测imu自身输出的位姿信息，以及当前多面体的结构信息；而后，根据该结构信息按照上述s10-s30步骤依次执行，计算得到待测imu的位姿信息；从而，将计算得到的位姿信息和待测imu自身输出的位姿信息进行比较，以校验待测imu自身输出的位姿信息的准确度。
[0089]
也即是，每转动一次多面体，以使得多面体的其中一个非目标面贴合于水平台放置时(也即以某一个非目标面作为与水平台的接触面，将多面体静止水平放置)，对应获取该状态下目标面上待测imu自身输出的位姿信息以及该目标面对应的顶点坐标，并根据顶点坐标相应计算得到当前待测imu的位姿信息；其中，在多面体旋转过程中，将待测imu自身输出的位姿信息作为第四位姿信息，将每次计算得到的位姿信息作为第三位姿信息；进而，每旋转一次即可分别对应得到一个第三位姿信息和第一第四位姿信息。
[0090]
其中，如图7所示，上述s50中“将多面体按照非目标面依次贴合于水平台放置，分别计算待测imu在目标面上的多个第三位姿信息”，包括：
[0091]
s51，计算将多面体按照每个非目标面依次贴合于水平台放置时，多面体对应的旋转轴和旋转角度。
[0092]
s52，根据旋转轴和旋转角度生成旋转矩阵。
[0093]
s53，根据旋转矩阵，计算多面体中每个非目标面的单位法向量，并根据单位法向量，分别计算每个非目标面贴合水平台放置时，待测imu在目标面的第二位姿方向余弦矩阵。
[0094]
s54，根据第二位姿方向余弦矩阵，对应计算得到待测imu的多个第三位姿信息。
[0095]
根据多面体各个面的编号以及位置关系，确定当前接触水平台的接触面的编号n。进而，根据该面n上相关的顶点坐标计算出面n的法向量，结合面n的法向量与标准重力g＝[00-1]，计算得到当前多面体的旋转轴nb和旋转角度δ。
[0096]
也即是，分别计算每个非目标面的法向量，并相应计算每个非目标面作为接触面时，该多面体对应的旋转轴和旋转角度。
[0097]
而后，通过罗德里格斯公式将旋转轴和旋转角度转换为旋转矩阵δr，进而得到旋转时面a在直角坐标系下的位姿方向余弦矩阵(即r
′b)，具体地：
[0098][0099]
其中，若ni表示第i个面的单位法向量，将每个非目标面的法向量与旋转矩阵的乘积对应作为每个非目标面的单位法向量，也即是：
[0100]
ni＝δrni。根据多面体所在的直角坐标系与导航坐标系的对应关系，即可将直角坐标系下的位姿方向余弦矩阵转换为导航坐标系下的位姿方向余弦矩阵，并将导航坐标系下的位姿方向余弦矩阵记为第二位姿方向余弦矩阵(即r
′
ned
)，其具体为：
[0101][0102]
进一步地，通过第二位姿方向余弦矩阵，相应计算得到导航坐标系下，面n接触水平台时，该面a对应的俯仰角和滚转角，进而计算得到该待测imu当前的第三位姿信息。
[0103]
作为一种可选的实施方式，如图8所示，上述的s54具体包括如下步骤：
[0104]
s541，根据第二位姿方向余弦矩阵，分别计算目标面在将每个非目标面贴合水平台放置时对应一个的俯仰角和滚转角。
[0105]
s542，根据各个俯仰角和滚转角，对应计算得到待测imu的多个第三位姿信息。
[0106]
可以理解，根据第二位姿方向余弦矩阵，计算得到欧拉角，进而对应计算得到每个非目标面作为接触面时，面a上的待测imu当前的第三位姿信息；其中，第三位姿信息和第四位姿信息中均包含有面a当前的俯仰角和滚转角信息。
[0107]
进一步地，根据多面体旋转过程中所对应得到的多个第三位姿信息和多个第四位姿信息，对应计算得到第三位姿信息和第四位姿信息中目标面的多个俯仰角和多个滚转角；并分别计算各个俯仰角以及各个滚转角之间的误差均值和标准差值。
[0108]
具体地，从r
′
ned
中提取出欧拉角，计算得到面n接触水平台时面a的俯仰角θ和滚转角φ。其中：
[0109]
θ＝arctan(r'
ned
(3,2)/r'
ned
(3,3))
[0110]
φ＝-arcsin(r'ned(3,1))。
[0111]
将待测imu自身输出的第四位姿信息中的俯仰角和滚转角分别记为θi和φi，进而，分别计算第三位姿信息和第四位姿信息中关于俯仰角和滚转角之间误差值(即err(n))的均值(即mean)和标准差值(即std)。
[0112][0113][0114]
其中，n表示多面体旋转过程中第n次静止水平放置，n表示旋转过程中一共静止水平放置的次数。
[0115]
可以理解，通过上述误差值的均值和标准差值验证该待测imu自身输出的第四位姿信息是否准确。
[0116]
此外，值得说明的是，通过多面体的结构信息所计算出的待测imu的姿态信息，可将其作为标准姿态信息，进而，经由上述的旋转多面体以相应获得多个第三姿态信息，该第三姿态信息对应的俯仰角(即下表的标准俯仰角)和滚转角(即下表的标准滚转角)可相应
记录成表，如下表1所示。后续可基于下述该表内的数据进行姿态校验。
[0117]
表1标准姿态信息表
[0118][0119]
在本实施例中，多面体中目标面的每一次的姿态变化都可以通过上述的数学方式计算得到，且该方法所应用的校验装置可通过显示屏自动记录各个时刻的姿态信息及其姿态信息变化的全过程，并同时记录姿态信息的误差值变化的全过程。
[0120]
本技术实施例所提供的姿态校验方法，通过多面体的结构特点，为惯性单元(imu)、倾角计等传感器的姿态信息进行计算和校验；；该姿态校验方法操作简单、且成本较低，且多面体由于其结构的多面性，可拓展实现多个如imu等传感器的姿态校验，具有较好的实用性。
[0121]
请参照图9，本技术实施例提供了一种姿态校验装置，该装置包括：
[0122]
获取模块110，用于获取直角坐标系下所述目标边以及所述目标边的一相邻边的顶点坐标，计算所述目标边的第一单位向量和所述目标面的法向量；
[0123]
第一计算模块120，用于根据所述第一单位向量和所述法向量计算所述待测imu中垂直边的第二单位向量；其中，所述垂直边为与所述待测imu的平行边呈垂直关系，所述平行边为所述待测imu中与所述目标面的目标边呈平行关系的边；
[0124]
第二计算模块130，用于根据所述第一单位向量、所述法向量和所述第二单位向量，计算得到所述待测imu在所述目标面的第一位姿方向余弦矩阵，并根据所述第一位姿方向余弦矩阵计算得到所述待测imu的第一位姿信息；
[0125]
校验模块140，用于获取所述待测imu当前输出的第二位姿信息，通过所述第一位姿信息对所述第二位姿信息进行校验。
[0126]
上述的姿态校验装置对应于实施例1的姿态校验方法；实施例1中的任何可选项也适用于本实施例，这里不再详述。
[0127]
本技术实施例还提供了一种姿态校验装置，该所述姿态校验装置包括存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以实施上述实施例的姿态校验方法。
[0128]
存储器可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据(比如第一位姿信息、第二位姿信息等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0129]
本技术实施例还提供了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计算机可运行指令，所述计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，所述计算机可运行指令促使所述处理器运行上述实施例的姿态校验方法的步骤。
[0130]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本技术的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0131]
另外，在本技术各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
[0132]
所述功能如果以软件功能模块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(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本技术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(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0133]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种姿态校验方法，其特征在于，应用于校验装置，所述校验装置包括水平台以及放置在所述水平台上的多面体，将待测imu放置在所述多面体的目标面中；其中，所述目标面的对称面与所述水平台贴合，所述待测imu的任一边与所述目标面的目标边为平行关系；所述方法包括：获取直角坐标系下所述目标边以及所述目标边的一相邻边的顶点坐标，计算所述目标边的第一单位向量和所述目标面的法向量；根据所述第一单位向量和所述法向量计算所述待测imu中垂直边的第二单位向量；其中，所述垂直边为与所述待测imu的平行边呈垂直关系，所述平行边为所述待测imu中与所述目标面的目标边呈平行关系的边；根据所述第一单位向量、所述法向量和所述第二单位向量，计算得到所述待测imu在所述目标面的第一位姿方向余弦矩阵，并根据所述第一位姿方向余弦矩阵计算得到所述待测imu的第一位姿信息；获取所述待测imu当前输出的第二位姿信息，通过所述第一位姿信息对所述第二位姿信息进行校验。2.根据权利要求1所述的姿态校验方法，其特征在于，还包括：将所述多面体按照非目标面依次贴合于所述水平台放置，分别计算所述待测imu在所述目标面上的多个第三位姿信息以及获取所述待测imu对应输出的多个第四位姿信息；通过所述多个第三位姿信息对所述多个第四位姿信息进行校验。3.根据权利要求2所述的姿态校验方法，其特征在于，所述将所述多面体按照非目标面依次贴合于所述水平台放置，分别计算所述待测imu在所述目标面上的多个第三位姿信息，包括：计算将所述多面体按照每个非目标面依次贴合于所述水平台放置时，所述多面体对应的旋转轴和旋转角度；根据所述旋转轴和所述旋转角度生成旋转矩阵；根据所述旋转矩阵，计算所述多面体中每个所述非目标面的单位法向量，并根据所述单位法向量，分别计算每个所述非目标面贴合所述水平台放置时，所述待测imu在所述目标面的第二位姿方向余弦矩阵；根据所述第二位姿方向余弦矩阵，对应计算得到所述待测imu的多个第三位姿信息。4.根据权利要求3所述的姿态校验方法，其特征在于，所述根据所述第二位姿方向余弦矩阵，对应计算得到所述待测imu的多个第三位姿信息，包括：根据所述第二位姿方向余弦矩阵，分别计算所述目标面在将每个所述非目标面贴合所述水平台放置时对应一个的俯仰角和滚转角；根据各个所述俯仰角和所述滚转角，对应计算得到所述待测imu的多个第三位姿信息。5.根据权利要求3所述的姿态校验方法，其特征在于，所述根据所述旋转矩阵，计算所述多面体中每个所述非目标面的单位法向量，包括：分别计算每个所述非目标面的法向量；将每个所述非目标面的法向量与所述旋转矩阵的乘积对应作为每个所述非目标面的单位法向量。6.根据权利要求2所述的姿态校验方法，其特征在于，所述通过所述多个第三位姿信息
对所述多个第四位姿信息进行校验，包括：根据所述多个第三位姿信息和所述多个第四位姿信息，对应计算得到所述目标面的多个俯仰角和多个滚转角；分别计算各个俯仰角以及各个滚转角之间的误差均值和标准差值。7.根据权利要求1所述的姿态校验方法，其特征在于，所述根据所述第一单位向量、所述法向量和所述第二单位向量，计算得到所述待测imu在所述目标面的第一位姿方向余弦矩阵，包括：获取所述直角坐标系以及导航坐标系之间的对应关系；根据所述第一单位向量、所述法向量、所述第二单位向量和所述对应关系，计算在所述导航坐标系中所述待测imu在所述目标面的第一位姿方向余弦矩阵。8.一种姿态校验装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取直角坐标系下所述目标边以及所述目标边的一相邻边的顶点坐标，计算所述目标边的第一单位向量和所述目标面的法向量；第一计算模块，用于根据所述第一单位向量和所述法向量计算所述待测imu中垂直边的第二单位向量；其中，所述垂直边为与所述待测imu的平行边呈垂直关系，所述平行边为所述待测imu中与所述目标面的目标边呈平行关系的边；第二计算模块，用于根据所述第一单位向量、所述法向量和所述第二单位向量，计算得到所述待测imu在所述目标面的第一位姿方向余弦矩阵，并根据所述第一位姿方向余弦矩阵计算得到所述待测imu的第一位姿信息；校验模块，用于获取所述待测imu当前输出的第二位姿信息，通过所述第一位姿信息对所述第二位姿信息进行校验。9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以实施权利要求1-7中任一项所述的姿态校验方法。10.一种计算机存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实施根据权利要求1-7中任一项所述的姿态校验方法。

技术总结
本申请涉及姿态校验领域，公开了一种姿态校验方法、装置、设备和存储介质。该方法包括获取多面体的目标边以及目标边的一相邻边的顶点坐标，计算目标边的第一单位向量和目标面的法向量；根据第一单位向量和法向量计算待测IMU中垂直边的第二单位向量；根据第一单位向量、法向量和第二单位向量，计算得到待测IMU在目标面的第一位姿方向余弦矩阵以及第一位姿信息；获取待测IMU当前输出的第二位姿信息，通过第一位姿信息对第二位姿信息进行校验。本申请通过多面体的结构信息计算该待测IMU的姿态信息，并将其与待测IMU自身输出的姿态信息进行比较，从而验证待测IMU自身输出的姿态信息的准确度。的准确度。的准确度。


技术研发人员：凌云 任康 庄海媚 陈仲略 吴宏渊 朱翔 张飞 谭玉燕 谭人嘉
受保护的技术使用者：深圳市臻络科技有限公司
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/7/25