1.一种基于MIMU的便携脊柱测量仪的姿态解算方法，其特征在于，所述便携脊柱测量仪包括手持智能终端，所述手持智能终端实现脊柱姿态测量功能，主要包括MIMU数据采集单元和数据预处理和姿态解算单元，所述MIMU数据采集单元利用三轴加速度计、三轴陀螺仪和温度计采集测量仪在脊柱上移动时的加速度、角速度和温度数据，并传输给所述数据预处理和姿态解算单元；所述数据预处理和姿态解算单元先进行温度漂移补偿，再采用时间序列分析和强跟踪卡尔曼滤波的处理算法，估计角速度和加速度零点偏差，进行数据零点偏差补偿，然后根据补偿后的加速度和角速度数据进行脊柱姿态解算；

所述姿态解算方法包括：

1)坐标系转换及姿态描述：

坐标系定义如下：

基准坐标系n‑系——OXnYnZn：根据脊柱测量需求，采用地理坐标系作为基准坐标系；

测量坐标系b‑系——OXbYbZb：测量坐标系沿测量仪的三个坐标轴建立；其中，取测量仪的重心为b‑系的原点，OXb轴和OYb轴在同一平面内且互相垂直，OZb轴与测量仪轴线方向一致，且垂直于OXb轴和OYb轴构成的平面；三轴加速度计和三轴陀螺仪固联于测量仪坐标系，并沿测量仪的三个轴向正交安装；

n‑系到b‑系的坐标变换矩阵为

基于上述坐标系描述，定义测量仪测量的侧弯角、后凸角和侧弯角，侧弯角ψ定义为地磁北向沿逆时针方向与OZb轴在地平面的投影之间的夹角，ψ的取值范围为90°～90°；后凸角θ定义为OXb轴与地平面之间的夹角，θ的取值范围为‑90°～+90°；侧凸角γ定义为OYb轴与地平面之间的夹角，γ的取值范围为90°～±90°；

在b‑系中，测量仪稳定时沿三个轴向安装的加速度计只受到重力加速度的影响，此时加速度计实际测量值为重力加速度；在n‑系中，重力矢量的方向始终朝下，而在其它轴向上的分量为零；重力加速度信号从b‑系到n‑系的转换关系为：其中， 为b‑系到m‑系的姿态变换矩阵，g0为重力加速度，axc,ayc,azc为重力加速度在b‑系中三个轴向上的计算分量；

将式(1)代入式(2)得

对(3)求解，采用测量仪中的加速度计数据计算后凸角θa和侧凸角γa为其中，ax,ay,az为加速度计输出数据；

当后凸角或侧凸角的大角度测量时，az→0，导致γa角度大范围波动，当θa＞85度时，在计算γa时补偿一个ay项，

2)姿态矩阵也可用四元数表示为

初始四元数计算：采用θa、γa、0初始化四元数更新四元数：通过陀螺仪测量的三轴的加速度数据gx,gy,gz计算四元数利用陀螺仪数据获得的四元数计算后凸角θg、侧凸角γg和侧弯角ψg：采用加速度计输出的数据ax,ay,az解算的后凸角和侧凸角，由于ax,ay,az可能包含外界加速度，即不全是重力加速度，所以利用加速度计实际输出的数据得需要调节，设计自动调节参数 即k＞1时，说明利用加速度计输出的数据解算的后凸角和侧弯角有一定的误差，和k有关，k越大，误差越大，此时利用加速度解算的角度要小一些；当k≈1时，完全利用加速度解算的数据，即

3)计算姿态矩阵下的重力加速度，即把重力加速度投影到姿态矩阵下，即得如果姿态矩阵准确，则计算的重力加速度和三个轴向上输出的重力加速度是一样的，但实际上存在误差，设侧弯角误差Δψ，该误差正比于向量 和向量的叉乘中的ax*ayc‑ay*axc项，设比例系数为p，则Δψ＝p(ax*ayc‑ay*axc)，利用Δψ进行补偿ψg，考虑加速度波动的影响，即k的影响，即侧弯角 补偿后的后凸角、侧凸角和侧弯角为

2.如权利要求1所述的基于MIMU的便携脊柱测量仪的姿态解算方法，其特征在于所述手持智能终端包括数据显示单元，所述数据显示单元用于显示脊柱姿态，包括后凸角、侧凸角和侧弯角。

3.如权利要求2所述的基于MIMU的便携脊柱测量仪的姿态解算方法，其特征在于所述数据显示单元为SPI接口的4线制的TFT真彩屏。

4.如权利要求1所述的基于MIMU的便携脊柱测量仪的姿态解算方法，其特征在于包括上位机，所述手持智能终端包括数据传输单元，采用有线或无线传输模式，将姿态解算结果发送给所述上位机进行分析、显示。

5.如权利要求4所述的基于MIMU的便携脊柱测量仪的姿态解算方法，其特征在于所述上位机采用LabVIEW实现界面编程，其分析、显示功能包括：测量数据波形图显示和保存；脊柱测量时脊柱的3D运动轨迹及姿态动态显示，对解算的脊柱姿态数据记录保存；远程读取，用于医护人员脊柱姿态分析。

6.如权利要求1所述的基于MIMU的便携脊柱测量仪的姿态解算方法，其特征在于所述数据预处理和姿态解算单元由高速的嵌入式处理器、静/动态存储器、micro SD卡、外围辅助电子元件构成。

7.如权利要求1所述的基于MIMU的便携脊柱测量仪的姿态解算方法，其特征在于所述MIMU数据采集单元采集的数据经过放大，根据设置的数据采样频率和带宽，通过SPI接口传输给所述数据预处理和姿态解算单元。