CN110319850B - 一种获取陀螺仪的零点偏移的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明申请提供了一种获取陀螺仪的零点偏移的方法及装置，该方法包括：根据陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪的零偏静止观测值；根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值；根据所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值，获取所述陀螺仪的零点偏移。由于陀螺仪的角速率信息和陀螺仪载体的定位信息的实时性高且数据精度高，相对比现有技术中根据陀螺仪温度计算零点漂移的方案，本申请方案根据陀螺仪载体在静止状态和运动状态时陀螺仪的偏移，获取陀螺仪的零点偏移，获取速度快且数据精度高，可以进一步的提高DR定位的精度，降低定位误差。

Description

一种获取陀螺仪的零点偏移的方法及装置

技术领域

本申请涉及定位技术领域，特别是涉及一种获取陀螺仪的零点偏移的方法及装置。

背景技术

当前，出于公共安全、交通便利等目的，时常需要对车辆所在的实时位置进行跟踪或者定位，在GPS(Global Positioning System，全球定位系统)信号较好的场景，可以依靠GPS定位技术对车辆进行跟踪或者定位。而由于城市环境的复杂性会对GPS的信号精度造成影响，因此，在GPS信号较差的场景例如停车场，可以依靠DR(Dead Reckoning，航迹推算)定位技术，借助地图匹配(Map Matching)算法对车辆进行跟踪或者定位，所以DR定位技术在定位领域得到了越来越广泛的应用。

DR定位技术通常是利用陀螺仪来输出角速率，通过对角速率在时间上求积分，实时检测陀螺仪载体(比如车辆或者移动终端)的航向角和位移，进而借助地图匹配算法推算出车辆在地图上的位置信息，实现航迹推算，具有短时间定位精度高、自主性强的特点。因此，陀螺仪是DR定位技术所需的关键器件。然而，由于陀螺仪存在零点偏移，随着时间的推移，推算出的陀螺仪载体的航向角的误差也会逐渐增大，因此消除陀螺仪的零点偏移是DR定位技术的一项重要工作。

为了消除陀螺仪的零点偏移，首先需要获取出陀螺仪的零点偏移。现有技术在获取陀螺仪的零点偏移时，主要采用如下方案：建立陀螺仪关于温度的零点偏移模型，通过该零点偏移模型来估计陀螺仪的零点偏移随温度变化的趋势，再根据温度计算陀螺仪的零点偏移。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种获取陀螺仪的零点偏移的方法及装置，以实现高效准确的获取陀螺仪的零点偏移。

为了实现上述目的，本发明申请提供的技术方案如下：

一种获取陀螺仪的零点偏移的方法，包括：

根据陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪的零偏静止观测值；

根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值；

根据所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值，获取所述陀螺仪的零点偏移。

可选的，所述定位信息为地图匹配定位信息，所述根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值，包括：

在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的地图匹配角增量；

根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；

获取所述地图匹配角增量和所述陀螺仪角增量的差值；

将所述差值与所述预设时间长度的比值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

可选的，所述定位信息为卫星定位信息，所述根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值，包括：

在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的卫星定位方向角增量；

根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；

获取所述卫星定位方向角增量和所述陀螺仪角增量的差值；

将所述差值与所述预设时间长度的比值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

可选的，所述定位信息包括卫星定位信息及地图匹配定位信息，所述根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值，包括：

根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第一零偏运动观测值；

根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第二零偏运动观测值；

将所述第一零偏运动观测值和第二零偏运动观测值作为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

可选的，所述根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第一零偏运动观测值、以及所述根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第二零偏运动观测值，包括：

在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的地图匹配角增量，并根据所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的卫星定位角增量；

根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；

获取所述地图匹配角增量和所述陀螺仪角增量的第一差值，并获取所述卫星定位角增量和所述陀螺仪角增量的第二差值；

将所述第一差值与所述预设时间长度的比值确定为第一零偏运动观测值，并将所述第二差值与所述预设时间长度的比值确定为第二零偏运动观测值。

可选的，所述根据陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪的零偏静止观测值，包括：

获取所述陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪角速率的均值，将所述均值确定为所述陀螺仪的零偏静止观测值。

可选的，所述根据所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值，获取所述陀螺仪的零点偏移，包括：

将所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值作为卡尔曼滤波或最小二乘法的输入，利用卡尔曼滤波或最小二乘法获取所述陀螺仪的零点偏移。

相应于上述方法，本申请实施例还提供了一种获取陀螺仪的零点偏移的装置，包括：

零偏静止观测值获取模块，用于根据陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪的零偏静止观测值；

零偏运动观测值获取模块，用于根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值；

零点偏移获取模块，根据所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值，获取所述陀螺仪的零点偏移。

可选的，所述陀螺仪载体的定位信息为地图匹配定位信息，所述零偏运动观测值获取模块，包括：

地图匹配角增量获取单元，用于在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的地图匹配角增量；

第一陀螺仪角增量获取单元，用于根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；

第一差值获取单元，用于获取所述地图匹配角增量和所述陀螺仪角增量的差值；

第一零偏运动观测值确定单元，用于将所述差值与所述预设时间长度的比值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

可选的，所述陀螺仪载体的定位信息为卫星定位信息，所述零偏运动观测值获取模块，包括：

卫星定位方向角增量获取单元，用于在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的卫星定位方向角增量；

第二陀螺仪角增量获取单元，用于根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；

第二差值获取单元，用于获取所述卫星定位方向角增量和所述陀螺仪角增量的差值；

第二零偏运动观测值确定单元，用于将所述差值与所述预设时间长度的比值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

可选的，所述定位信息包括卫星定位信息及地图匹配定位信息，所述零偏运动观测值获取模块，包括：

第一零偏运动观测值获取单元，用于根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第一零偏运动观测值；

第二零偏运动观测值获取单元，用于根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第二零偏运动观测值；

第三零偏运动观测值确定单元，用于将所述第一零偏运动观测值和第二零偏运动观测值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

可选的，所述零偏静止观测值获取模块，包括：

陀螺仪角速率均值获取单元，用于获取所述陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪角速率的均值；

零偏静止观测值确定单元，用于将所述陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪角速率的均值确定为所述陀螺仪的零偏静止观测值。

可选的，所述零点偏移获取模块包括：

卡尔曼滤波单元，用于将所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值作为卡尔曼滤波的输入，利用卡尔曼滤波获取所述陀螺仪的零点偏移；

或最小二乘法单元，用于将所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值作为最小二乘法的输入，利用最小二乘法获取所述陀螺仪的零点偏移。

从上述的技术方案可以看出，本发明申请提供的获取陀螺仪的零点偏移的方法及装置，可以根据陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪的零偏静止观测值，并且可以根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值，进而得到陀螺仪的零点偏移。由于陀螺仪的角速率信息和陀螺仪载体的定位信息的实时性高且数据精度高，相对比现有技术中根据陀螺仪温度计算零点漂移的方案，本申请方案根据陀螺仪载体在静止状态和运动状态时陀螺仪的偏移，获取陀螺仪的零点偏移，获取速度快且数据精度高，可以进一步的提高DR定位的精度，降低定位误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。

图1为本申请实施例一提供的一种获取陀螺仪的零点偏移的方法流程图；

图2为本申请实施例二提供的一种获取陀螺仪的零偏运动观测值的方法流程图；

图3为本申请实施例三提供的又一种获取陀螺仪的零偏运动观测值的方法流程图；

图4为本申请实施例四提供的另一种获取陀螺仪的零偏运动观测值的方法流程图；

图5为本申请实施例五提供的一种获取陀螺仪的零点偏移的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先介绍一种可选的实施场景，该实施场景可以为陀螺仪载体中(如手机、平板电脑、车载终端等)，陀螺仪载体中设置有陀螺仪以及DR模组，用于对陀螺仪载体进行航迹推算。当然，陀螺仪载体中还可以设置卫星定位模组，如GPS定位模组，在GPS信号可靠时，为陀螺仪载体进行定位，或者由DR模组和GPS定位模组共同为陀螺仪载体进行定位。

此外，所述陀螺仪载体中还包括地图匹配(Map Matching)模组。地图匹配是一种基于电子地图数据的用于修正定位位置坐标的技术，它是导航系统的组成部分。当车辆行驶在道路上时，它可以将定位信息与电子地图中的道路信息联系起来，并通过地图匹配算法来修正定位信息，从而尽量准确地显示出当前车辆的实际行驶位置和行驶方向，保证精确定位。

DR模组可以利用表征航向角和速度的矢量，通过航向角和加速度等信息，来计算陀螺仪载体在某一时刻相对于起始时刻的位置。在应用于对车辆进行定位时，DR模组可以由陀螺仪和车辆里程表或加速度计等构成，如果已知车辆的起点位置坐标和初始航向角，通过实时测量车辆的行驶距离和航向角的变化，就可以递推出车辆的位置变化，因此能够提供连续的、高精度的定位信息。

但是，由于陀螺仪存在零点偏移，随着时间的推移，推算出的陀螺仪载体的航向的误差也会逐渐增大，因此消除陀螺仪的零点偏移是DR定位技术的一项重要工作。现有技术中通过建立陀螺仪关于温度的零点偏移模型，通过该零点偏移模型来估计陀螺仪的零点偏移随温度变化的趋势，再根据温度计算陀螺仪的零点偏移。但该方案计算速度慢且精度较低。因此本申请实施例提供一种获取陀螺仪的零点偏移的方法及装置，可以用于消除DR定位模组在定位时由于陀螺仪的零点偏移造成的误差。

可以理解的是，本申请提供的技术方案并不限于上述的实施场景，还可以根据实际需要应用到其它的实施场景，例如，本申请的陀螺仪载体可以是车辆、手机、PDA、多媒体、车载、笔记本电脑或者其它需要定位或者导航的设备。

接下来对本申请的获取陀螺仪的零点偏移的方法进行介绍。

实施例一

参见图1所示的一种获取陀螺仪的零点偏移的方法流程图，本申请实施例公开的一种获取陀螺仪的零点偏移的方法可以包括以下步骤：

步骤S100，根据陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪的零偏静止观测值；

步骤S101，根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值；

所述步骤S101中，可以在预设的时间长度(如8～10秒)内，持续获取所述陀螺仪输出的角速率，以及获取该预设的时间长度内所述陀螺仪载体的定位信息中的方向角的变化量。根据所述陀螺仪输出的角速率与所述预设时间长度，可以得到所述所述陀螺仪载体在所述预设时间长度内的方位角变化量。其中，所述的定位信息可以为地图匹配定位信息或者卫星定位信息。

如果所述陀螺仪在运动状态时存在零点偏移，则根据陀螺仪输出的角速率得到的测得的陀螺仪载体的方向角变化量与所述定位信息中对应的方向角的变化量不同，根据两者的差值和所述预设时间长度的比值，可以获取所述陀螺仪在运动状态时的零偏运动观测值。

上述步骤S100和步骤S101的执行次序可以根据需求进行调整，如可以先执行步骤S101获取所述陀螺仪的零偏运动观测值，之后执行步骤S10获取所述陀螺仪的零偏静止观测值。所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值均可以为零或者其它值。所述零偏静止观测值为零时，说明所述陀螺仪在静止状态时，不存在零点偏移；所述零偏运动观测值为零时说明所述陀螺仪在运动状态时，不存在零点偏移。

在所述步骤S100和步骤S101之前，还可以包括判断所述陀螺仪载体处于静止状态或者运动状态的步骤。判断所述陀螺仪载体是否处于静止状态，如果是，则执行所述步骤S10；判断所述陀螺仪载体是否处于处于运动状态，如果是执行所述步骤S101。

步骤S102，根据所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值，获取所述陀螺仪的零点偏移。

结合步骤S100中获取的零偏静止观测值和步骤S101中获取的零偏运动观测值，可以获取所述陀螺仪的零点偏移。具体可以包括多种获取方法，如将零偏静止观测值和零偏运动观测值设定对应的系数，所述零点偏移＝a*(零偏静止观测值)+(1-a)*(零偏运动观测值)，其中a可以为0～1之间任一数字。

此外上述步骤S102中，在获取零偏静止观测值和零偏运动观测值之后，还可以将零偏静止观测值和零偏运动观测值作为卡尔曼滤波算法或者最小二乘法等算法的输入，利用卡尔曼滤波算法或者最小二乘法等算法来综合获取陀螺仪的零点偏移。

本实施例提供的上述方法中，可以根据陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪的零偏静止观测值，可以根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值。由于陀螺仪的角速率信息和陀螺仪载体的定位信息的实时性高且数据精度高，相对比现有技术中根据陀螺仪温度计算零点漂移的方案，本申请方案根据陀螺仪载体在静止状态和运动状态时陀螺仪的偏移，获取陀螺仪的零点偏移，获取速度快且数据精度高，可以进一步的提高DR定位的精度，降低定位误差。

实施例二

在实施例一的基础上，本实施例还提供了一种获取所述陀螺仪的零偏运动观测值的方法，应用在所述陀螺仪载体能够获取到可靠地图匹配定位信息的场景中。参见图2所述的获取陀螺仪的零偏运动观测值的一种流程图，所述根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值，可以包括：

步骤S201，在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的地图匹配角增量；

其中，可以预先在陀螺仪载体中设置速度缓冲区，在所述速度缓冲区中连续存储设定时间长度内(可以设置为6秒，还可以按照需求设置任意时长，比如7秒、8秒、9秒或者10秒等6～10秒之间的任意数值)的陀螺仪载体的速度。

计算所述速度缓冲区中的所述速度的标准差是否大于等于预设阈值，如果是，则所述陀螺仪载体处于运动状态。此外，还以根据所述陀螺仪载体的加速度信息、定位信息中的位置坐标的变化等判断所述陀螺仪载体是否位于运动状态。

其中，所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息是指根据其定位信息和电子地图数据信息，得到所述陀螺仪载体在电子地图中的地图匹配定位信息。其中所述定位信息可以为卫星定位信息、WiFi定位信息和基站定位信息等。根据陀螺仪载体在地图匹配定位信息中的运动方向，可以获取在预设时间长度内陀螺仪载体的运动方向的变化量，即得到所述陀螺仪载体在预设时间长度内的地图匹配角增量。其中，所述预设的时间长度可以为在所述陀螺仪载体处于运动状态下任意选择的8～10秒。

步骤S202，根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；

本步骤中，获取陀螺仪的角速率在所述预定时间长度内的积分，可以得到所述陀螺仪在所述预定时间长度内的角增量。其中陀螺仪的角速率可以存储在陀螺仪载体的角速率缓冲区中。

步骤S203，获取所述地图匹配角增量和所述陀螺仪角增量的差值；

步骤S204，将所述差值与所述预设时间长度的比值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

结合陀螺仪角增量，获取所述地图匹配角增量和所述陀螺仪角增量的差值，将所述差值与所述预设时间长度的比值作为陀螺仪的零点偏移的第一零运动偏观测值Bias：

上述式(1)中，Δθ是任意时刻地图匹配定位信息中的地图匹配角增量和陀螺仪角度之间的角度差，θ_MM是地图匹配角增量，θ_DR是DR模组获取的陀螺仪角增量，T为预设时间长度。

此外，上述步骤S201之前，还可以包括判断地图匹配定位信息是否可靠的步骤，如果地图匹配定位信息可靠，则执行步骤S201，如果地图匹配定位信息不可靠，则结束该方案的执行。

由于陀螺仪载体的地图匹配定位信息不会收到陀螺仪温度等影响，可以作为参考，获取在运动状态时，所述陀螺仪的零偏运动观测值。本实施例提供的方法可以应用在陀螺仪载体具备可靠的地图匹配定位信息的场景中，准确获取陀螺仪处于运动状态时的零偏运动观察值。

实施例三

在实施例一和实施例二提供的方案基础上，本实施例还提供了另一种获取所述陀螺仪的零偏运动观测值的方法，应用在所述陀螺仪载体能够获取到可靠卫星定位信息的场景中。参加图3所示的获取陀螺仪的零偏运动观测值的方法流程图，具体的，所述根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值，可以包括：

步骤S301，在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的卫星定位方向角增量；

其中所述卫星定位信息可以为GPS定位信息、北斗定位信息、伽利略定位信息等，该定位信息包括：陀螺仪载体的经纬度坐标，移动方向和速度等。所述预设的时间长度可以为在所述陀螺仪载体处于运动状态下任意选择的8～10秒。本步骤中对所述陀螺仪载体处于运动状态的判断可以参考实施例二和实施例三中的描述，在此不再赘述。

步骤S302，根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；

本步骤中，获取陀螺仪的角速率在所述预定时间长度内的积分，可以得到所述陀螺仪在所述预定时间长度内的角增量。其中陀螺仪的角速率可以存储在陀螺仪载体的角速率缓冲区中。

步骤S303，获取所述卫星定位方向角增量和所述陀螺仪角增量的差值；

步骤S304，将所述差值与所述预设时间长度的比值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

结合陀螺仪角增量，获取所述卫星定位方向角增量和所述陀螺仪角增量的差值，将所述差值与所述预设时间长度的比值作为陀螺仪的零点偏移的零运动偏观测值Bias：

上述式(2)式中，Δθ是任意时刻GPS定位方向角增量和所述陀螺仪角增量的差值，θ_GPS是GPS方向角增量，θ_DR是DR模组获取的陀螺仪角增量，T为预设时间长度。

此外，上述步骤S301之前，还可以包括判断卫星定位信息是否可靠的步骤，如果所述卫星定位信息可靠，则执行步骤S301，如果所述卫星定位信息不可靠，则结束该方案的执行。

由于陀螺仪载体的卫星定位信息不会收到陀螺仪温度等影响，可以作为参考，获取在运动状态时所述陀螺仪的零偏运动观测值。本实施例提供的方法可以应用在陀螺仪载体具备可靠卫星定位信息的场景中，准确获取陀螺仪处于运动状态时的零偏运动观察值。

实施例四

在实施例一、实施例二和实施例三提供的方案的基础上，本实施例提供了又一种获取所述陀螺仪的零偏运动观测值的方法，应用在所述定位信息为卫星定位信息和地图匹配定位信息的场景中。参见图4所示的获取陀螺仪的零偏运动观测值的方法流程图，所述根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值，可以包括：

步骤S401，根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第一零偏运动观测值；

步骤S402，根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第二零偏运动观测值；

上述步骤S401和步骤S402中的一种实现方式可以参考实施例三和实施例四中方案所述，如包括：

在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的地图匹配角增量，并根据所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的卫星定位角增量；根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；获取所述地图匹配角增量和所述陀螺仪角增量的第一差值，并获取所述卫星定位角增量和所述陀螺仪角增量的第二差值；将所述第一差值与所述预设时间长度的比值确定为第一零偏运动观测值，并将所述第二差值与所述预设时间长度的比值确定为第二零偏运动观测值。

步骤S403，将所述第一零偏运动观测值和第二零偏运动观测值作为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

对应的，实施例一的步骤S102中，可以将所述零偏静止观测值、所述第一零偏运动观测值和第二零偏运动观测值均作为卡尔曼滤波算法或者最小二乘法等算法的输入来综合获取陀螺仪的零点偏移，也可对所述零偏静止观测值、所述第一零偏运动观测值和第二零偏运动观测值分别设置对应的系数，进行加权平均运算。

此外上述方案中，所述步骤S401和步骤S402可以并行处理。所述步骤S401之前，还可以包括判断地图匹配定位信息是否可靠的步骤，如果所述卫星定位信息可靠，则执行步骤S401，如果所述卫星定位信息不可靠，则不再执行步骤S401。上述步骤S402之前，还可以包括判断卫星定位信息是否可靠的步骤，如果所述卫星定位信息可靠，则执行步骤S402，如果所述卫星定位信息不可靠，则不再执行步骤S402。根据步骤S401和步骤S402的执行结果，步骤S403中，可以将所述第一零偏运动观测值作为所述陀螺仪的零偏运动观测值、或者将第二零偏运动观测值作为所述陀螺仪的零偏运动观测值，或者将第一零偏运动观测值和第二零偏运动观测值均作为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

在本实施例中，由于陀螺仪载体的地图匹配定位信息和卫星定位信息不会收到陀螺仪温度等影响，均可以作为参考，获取在运动状态时所述陀螺仪的零偏运动观测值。可以应用在陀螺仪载体具备可靠卫星定位信息和地图匹配定位信息的场景中，准确获取所述陀螺仪处于运动状态时的零偏运动观察值。

实施例五

在实施例一到实施例四任一个实施例提供的技术方案的基础上，本申请还提供了一种获取陀螺仪的零偏静止观测值的方法，对应的所述步骤S100中，所述根据陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪的零偏静止观测值，可以包括：

获取所述陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪角速率的均值，将所述均值确定为所述陀螺仪的零偏静止观测值。

本实施例中，可以预先在陀螺仪载体中设置速度缓冲区，在所述速度缓冲区中连续存储设定时间长度内(可以设置为6秒，还可以按照需求设置任意时长，比如7秒、8秒、9秒或者10秒等6～10秒之间的任意数值)的陀螺仪载体的速度。

当所述速度缓冲区中的所述陀螺仪载体速度的标准差小于预设阈值，则可以确定所述陀螺仪载体处于静止状态。此外，还以根据所述陀螺仪载体的加速度信息、定位信息中位置坐标的变化等判断所述陀螺仪载体是否位于静止状态。

当所述陀螺仪载体处于静止状态时，可以从存储所述陀螺仪角速率的缓冲区中所述预定时间长度内陀螺仪输出的多个角速率，然后获取陀螺仪的角速率的均值，如下公式(1)，作为陀螺仪的零点偏移的所述零偏静止观测值Bisa：

上述式(3)中，ω_i是陀螺仪在所述预定时间长度内各个时刻的角速率，N是所述预定时间长度的长度。

本实施例提供的方法中，可以根据所述陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪角速率，获取获取陀螺仪的零偏静止观察值。该方案无需利用温度信息和关于温度的零点偏移模型，可以准确的获取陀螺仪零偏静止观察值。

对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。上述实施例着重描述与其它实施例的不用之处，相同或类同的步骤可以互相参考或者替代实施，不再赘述。

下面对本申请实施例提供的获取陀螺仪的零点偏移的装置进行描述，下文描述的获取陀螺仪的零点偏移的装置与上述方法实施例描述的获取陀螺仪的零点偏移的方法可相互对应参照。

实施例六：

参见图5所示的一种获取陀螺仪的零点偏移的装置的结构示意图，本实施例公开的获取陀螺仪的零点偏移的装置，可以包括：

零偏静止观测值获取模块501，用于根据陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪的零偏静止观测值；

零偏运动观测值获取模块502，用于根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值；

零点偏移获取模块503，根据所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值，获取所述陀螺仪的零点偏移。

上述零偏静止观测值获取模块501可以根据所述陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪角速率，获取获取陀螺仪的零偏静止观察值。该模块无需利用陀螺仪温度信息和关于温度的零点偏移模型，可以准确的获取陀螺仪零偏静止观察值。

在所述陀螺仪载体能够获取到可靠地图匹配定位信息的场景中，本实施例还公开了一种零偏运动观测值获取模块502的结构，其包括：

地图匹配角增量获取单元，用于在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的地图匹配角增量；

第一陀螺仪角增量获取单元，用于根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；

第一差值获取单元，用于获取所述地图匹配角增量和所述陀螺仪角增量的差值；

第一零偏运动观测值确定单元，用于将所述差值与所述预设时间长度的比值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

此外，在所述陀螺仪载体能够获取到可靠卫星定位信息的场景中，本实施例还公开了另一种零偏运动观测值获取模块502的结构，包括：

卫星定位方向角增量获取单元，用于在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的卫星定位方向角增量；

第二陀螺仪角增量获取单元，用于根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；

第二差值获取单元，用于获取所述卫星定位方向角增量和所述陀螺仪角增量的差值；

第二零偏运动观测值确定单元，用于将所述差值与所述预设时间长度的比值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

上述零偏运动观测值获取模块502可以应用在陀螺仪载体具备可靠的卫星定位信息的场景中，准确获取陀螺仪处于运动状态时的零偏运动观察值。

此外，在所述陀螺仪载体能够获取到可靠卫星定位信息和地图匹配定位信息的场景中，本实施例还公开了另一种零偏运动观测值获取模块502的结构，包括：

第一零偏运动观测值获取单元，用于根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第一零偏运动观测值；

第二零偏运动观测值获取单元，用于根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第二零偏运动观测值；

第三零偏运动观测值确定单元，用于将所述第一零偏运动观测值和第二零偏运动观测值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

上述零偏运动观测值获取模块502可以应用在陀螺仪载体具备可靠卫星定位信息和地图匹配定位信息的场景中，准确获取所述陀螺仪处于运动状态时的零偏运动观察值。

本实施例还公开了所述零偏静止观测值获取模块501的结构，其可以包括：

陀螺仪角速率均值获取单元，用于获取所述陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪角速率的均值

零偏静止观测值确定单元，用于将所述陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪角速率的均值确定为所述陀螺仪的零偏静止观测值。

此外，本实施例公开的获取陀螺仪的零点偏移的装置中，所述零点偏移获取模块503，可以包括：

卡尔曼滤波单元，用于将所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值作为卡尔曼滤波的输入，利用卡尔曼滤波方法获取所述陀螺仪的零点偏移；

或者最小二乘法单元，用于将所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值作为最小二乘法的输入，利用最小二乘法获取所述陀螺仪的零点偏移。

其中，当所述所述零偏运动观测值包括根据第一零偏运动观测值和第二零偏运动观测值时，可以将所述所述第一零偏运动观测值和第二零偏运动观测值均输入所述卡尔曼滤波单元或者最小二乘法单元中，以获取所述陀螺仪的零点偏移。

本实施例提供的获取陀螺仪的零点偏移装置，可以根据陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪的零偏静止观测值，并且可以根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值，进而得到陀螺仪的零点偏移。由于陀螺仪的角速率信息和陀螺仪载体的定位信息的实时性高且数据精度高，相对比现有技术中根据陀螺仪温度获取零点漂移的方案，本实施例方案根据陀螺仪载体在静止状态和运动状态时陀螺仪的偏移，获取陀螺仪的零点偏移，获取速度快且数据精度高，可以进一步的提高DR定位的精度，降低定位误差。

为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统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，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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，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、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。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。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种获取陀螺仪的零点偏移的方法，其特征在于，包括：

根据陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪的零偏静止观测值；

根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值，所述零偏运动观测值是在预设时间长度内根据陀螺仪输出的角速率测得的陀螺仪载体的方向角变化量与所述定位信息中对应的方向角的变化量之间的差值与所述预设时间长度的比值；

根据所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值，获取所述陀螺仪的零点偏移。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位信息为地图匹配定位信息，所述根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值，包括：

在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的地图匹配角增量；

根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；

获取所述地图匹配角增量和所述陀螺仪角增量的差值；

将所述差值与所述预设时间长度的比值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位信息为卫星定位信息，所述根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值，包括：

在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的卫星定位方向角增量；

根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；

获取所述卫星定位方向角增量和所述陀螺仪角增量的差值；

将所述差值与所述预设时间长度的比值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位信息包括卫星定位信息及地图匹配定位信息，所述根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值，包括：

根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第一零偏运动观测值；

根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第二零偏运动观测值；

将所述第一零偏运动观测值和第二零偏运动观测值作为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第一零偏运动观测值、以及所述根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第二零偏运动观测值，包括：

在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的地图匹配角增量，并根据所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的卫星定位角增量；

根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；

获取所述地图匹配角增量和所述陀螺仪角增量的第一差值，并获取所述卫星定位角增量和所述陀螺仪角增量的第二差值；

将所述第一差值与所述预设时间长度的比值确定为第一零偏运动观测值，并将所述第二差值与所述预设时间长度的比值确定为第二零偏运动观测值。

6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪的零偏静止观测值，包括：

获取所述陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪角速率的均值，将所述均值确定为所述陀螺仪的零偏静止观测值。

7.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值，获取所述陀螺仪的零点偏移，包括：

将所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值作为卡尔曼滤波或最小二乘法的输入，利用卡尔曼滤波或最小二乘法获取所述陀螺仪的零点偏移。

8.一种获取陀螺仪的零点偏移的装置，其特征在于，包括：

零偏静止观测值获取模块，用于根据陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪的零偏静止观测值；

零偏运动观测值获取模块，用于根据陀螺仪载体处于运动状态时陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的定位信息，获取所述陀螺仪的零偏运动观测值，所述零偏运动观测值是在预设时间长度内根据陀螺仪输出的角速率测得的陀螺仪载体的方向角变化量与所述定位信息中对应的方向角的变化量之间的差值与所述预设时间长度的比值；

零点偏移获取模块，根据所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值，获取所述陀螺仪的零点偏移。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述陀螺仪载体的定位信息为地图匹配定位信息，所述零偏运动观测值获取模块，包括：

地图匹配角增量获取单元，用于在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的地图匹配角增量；

第一陀螺仪角增量获取单元，用于根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；

第一差值获取单元，用于获取所述地图匹配角增量和所述陀螺仪角增量的差值；

第一零偏运动观测值确定单元，用于将所述差值与所述预设时间长度的比值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述陀螺仪载体的定位信息为卫星定位信息，所述零偏运动观测值获取模块，包括：

卫星定位方向角增量获取单元，用于在所述陀螺仪载体处于运动状态时，根据所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体在预设时间长度内的卫星定位方向角增量；

第二陀螺仪角增量获取单元，用于根据陀螺仪输出的角速率，获取所述陀螺仪在所述预设时间长度内的陀螺仪角增量；

第二差值获取单元，用于获取所述卫星定位方向角增量和所述陀螺仪角增量的差值；

第二零偏运动观测值确定单元，用于将所述差值与所述预设时间长度的比值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述定位信息包括卫星定位信息及地图匹配定位信息，所述零偏运动观测值获取模块，包括：

第一零偏运动观测值获取单元，用于根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的地图匹配定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第一零偏运动观测值；

第二零偏运动观测值获取单元，用于根据陀螺仪输出的角速率和所述陀螺仪载体的卫星定位信息，获取所述陀螺仪载体处于运动状态时的第二零偏运动观测值；

第三零偏运动观测值确定单元，用于将所述第一零偏运动观测值和第二零偏运动观测值确定为所述陀螺仪的零偏运动观测值。

12.根据权利要求8～11任意一项所述的装置，其特征在于，所述零偏静止观测值获取模块，包括：

陀螺仪角速率均值获取单元，用于获取所述陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪角速率的均值；

零偏静止观测值确定单元，用于将所述陀螺仪载体处于静止状态时陀螺仪角速率的均值确定为所述陀螺仪的零偏静止观测值。

13.根据权利要求8～11任意一项所述的装置，其特征在于，所述零点偏移获取模块包括：

卡尔曼滤波单元，用于将所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值作为卡尔曼滤波的输入，利用卡尔曼滤波获取所述陀螺仪的零点偏移；

或最小二乘法单元，用于将所述零偏静止观测值和所述零偏运动观测值作为最小二乘法的输入，利用最小二乘法获取所述陀螺仪的零点偏移。

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