CN103808332A - 估算车载陀螺仪的零漂值的方法、装置及车载导航仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了估算车载陀螺仪的零漂值的方法、装置及车载导航仪，该方法包括初始化可用点集合；当车辆处于停车状态时，获取陀螺仪的当前输出值；计算当前输出值与可用点集合中的可用点值的差异；当差异小于或等于预先设定的门限时，将当前输出值作为可用点值列入可用点集合；当差异大于预先设定的门限时，将可用点集合清空，并将当前输出值作为可用点值列入所述可用点集合；以及当可用点集合中的可用点数目达到预先设定的可用点总数时，计算可用点集合中的可用点值的平均值得到零漂值。

Description

估算车载陀螺仪的零漂值的方法、装置及车载导航仪
技术领域
本发明涉及陀螺仪技术领域，具体涉及一种估算车载陀螺仪的零漂值的方法、装置及车载导航仪。
技术背景
在现有的自主式车辆导航定位系统可以利用车载陀螺仪和里程表，完成对汽车的速度、方向和位移的测量，加上数字地图的匹配，通过一定的算法，解算出载体当前的位置。车辆的位置数据可以匹配到车载设备的数字地图上，也可以通过无线通信链路送到监控中心，匹配到相同的数字地图上。
在使用车载陀螺仪时，需要尽量准确的估算陀螺仪的零漂值。但是，现有的估算陀螺仪零漂值的方法，没有考虑由于车体振动引入了陀螺仪输出抖动而导致零漂值估算不准确的问题，使得再用于后续的航迹推算时稳定性不高。如图1所示，即使里程表显示的车辆运动速度为0时，图2所示的陀螺仪的输出并不是处于稳定的静止状态，从陀螺仪的输出可见其并未回到固定的零漂值附近。
因此，现有技术无法准确估算车辆处于停车状态时陀螺仪的零漂值。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供的估算车载陀螺仪的零漂值的方法、装置及车载导航仪能够在汽车处于停车状态时，克服了车体抖动引起的陀螺仪输出不稳定，实现了陀螺仪零漂值的准确估算。
本发明的一个实施例提供了一种估算车载陀螺仪的零漂值的方法，包括：初始化可用点集合；当车辆处于停车状态时，获取陀螺仪的当前输出值计算当前输出值与可用点集合中的可用点值的差异；当差异小于或等于预先设定的门限时，将当前输出值作为可用点值列入可用点集合；当差异大于预先设定的门限时，将可用点集合清空，并将当前输出值作为可用点值列入可用点集合；以及当可用点集合中的可用点数目达到预先设定的可用点总数时，计算可用点集合中的可用点值的平均值得到零漂值。
本发明的另一个实施例提供了一种估算车载陀螺仪的零漂值的装置，包括初始化模块，用于初始化可用点集合；陀螺仪输出获取模块，用于当车辆处于停车状态时，获取陀螺仪的当前输出；差异计算模块，用于计算当前输出值与可用点集合中的可用点值的差异；第一判定模块，用于当差异小于或等于预先设定的门限时，将当前输出值作为可用点值列入可用点集合；第二判定模块，用于当差异大于预先设定的门限时，将可用点集合清空，并将当前输出值作为可用点值列入可用点集合；以及零漂值估算模块，用于当可用点集合中的可用点数目达到预先设定的可用点总数时，计算可用点集合中的可用点值的平均值得到零漂值。
本发明还提供了一种车载导航仪，包含根据本发明的估算车载陀螺仪的零漂值的装置。
本发明提供的估算车载陀螺仪的零漂值的方法、装置及车载导航仪能够克服车辆处于停车状态时，由于车辆抖动引起的对陀螺仪零漂值估算的误差，使估算得到的零漂值更准确。
附图说明
图1为车辆的里程表输出曲线示意图；
图2为车载陀螺仪输出曲线示意图；
图3为本发明的估算车载陀螺仪的零漂值的方法的一个实施例的流程图；
图4为本发明的估算车载陀螺仪的零漂值的方法的另一个实施例的流程图；
图5所示为本发明的估算车载陀螺仪的零漂值的装置的一个实施例的示意性框图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
参考图3，图3所示为本发明的估算车载陀螺仪的零漂值的方法的一个实施例300的流程图。方法300包括步骤301到306。
在步骤301中，初始化可用点集合。
在本发明的一个实施例中，可以将可用点集合初始化为空集合。
这里所说的可用点集合，指的是可以用于存储估算零漂值所需的数据点值的集合。
在步骤302中，当车辆处于停车状态时，获取陀螺仪的当前输出值。
在本发明的一个实施例中，可以根据车辆的里程表判定车辆是否处于停车状态。当里程表的输出为零时，可以判定车辆处于停车状态。
在本发明的一个实施例中，可以获取将车载陀螺仪在预先设定的一个时间段内的采样平均值，并将其单位转换成度/秒后，作为陀螺仪的当前输出值。
在本发明的一个实施例中，该预先设定的时间段的长度，可以选取50毫秒到1000毫秒之间的任一值。
在步骤303中，计算当前输出值与可用点集合中的可用点值的差异。
在本发明的一个实施例中，如果可用点集合中没有可用点值，即：该集合为空，则可以直接将该当前输出值作为可用点值列入集合中。
在本发明的一个实施例中，如果可用点集合中只有一个可用点值，则可以计算陀螺仪的当前输出值与集合中的这一个可用点值之间的差值作为两者的差异。
在本发明的一个实施例中，如果可用点集合中有多个可用点值，则可以计算可用点集合中的所有可用点值的算术平均值与陀螺仪的当前输出值之间的差值作为两者的差异。
在步骤304中，当差异小于或等于预先设定的门限时，将当前输出值作为可用点值列入可用点集合。
在本发明的一个实施例中，该预先设定的门限可以是0.02度/秒到0.5度/秒之间的任一值。
在步骤305中，当差异大于预先设定的门限时，将可用点集合清空，并将当前输出值作为可用点值列入可用点集合。
当差异大于预先设定的门限时，可以将可用点集合中已有的所有可用点值删除，并将当前输出值作为可用点值加入可用点集合。这样，可用点集合中只有一个可用点值。
在本发明的一个实施例中，该预先设定的门限可以是0.02度/秒到0.5度/秒之间的任一值。
在步骤306中，当可用点集合中的可用点数目达到预先设定的可用点总数时，计算可用点集合中的可用点值的平均值得到零漂值。
可以通过计算可用点集合中的可用点值的算术平均值的方法，估算出零漂值。
在本发明的一个实施例中，预先设定的可用点总数可以是20到100之间的任一值。
如果可用点集合中的可用点数目尚未达到预先设定的可用点总数，则可以重复执行步骤302至305，直至获取到足够的可以用于零漂值估算的可用点值。
参考图4，图4为本发明的估算车载陀螺仪的零漂值的方法的另一个实施例400的流程图。方法400包含步骤401至410。
在步骤401中，初始化可用点集合。
该步骤与图3所示方法300中的步骤301类似，这里不再赘述。
在步骤402中，判断是否处于停车状态。
在本发明的一个实施例中，可以根据车辆的里程表判定车辆是处于停车状态还是由停车状态进入行车状态。
当车辆处于停车状态时，进入步骤403，否则，转到步骤410。
在步骤403中，获取陀螺仪的当前输出值。
该步骤与图3所示方法300中的步骤302类似，这里不再赘述。
在步骤404中，计算当前输出值与可用点集合中的可用点值的差异。
该步骤与图3所示方法300中的步骤303类似，这里不再赘述。
在步骤404中，判断差异是否大于预先设定的门限值。
在本发明的一个实施例中，该预先设定的门限可以是0.02度/秒到0.5度/秒之间的任一值。
当该差异大于预先设定的门限值时，进入步骤406，否则，转到步骤407。
在步骤406中，将可用点集合清空，并将当前输出值作为可用点值列入可用点集合。
该步骤与图3所示方法300中的步骤305类似，这里不再赘述。
需要说明的是，本步骤结束以后，可用点集合中只有一个可用点值。一般来说，需要采用多个可用点值来估算零漂值。因此，在步骤406之后，可以返回步骤402，继续获取车辆处于停车状态时陀螺仪的当前输出值。
在步骤407中，将当前输出值作为可用点值列入可用点集合。
当上述的差异小于预先设定的门限值时，可以将当前输出值视为陀螺仪的一个稳定的输出值，因此，可以将其列入可用点集合中。
在步骤408中，判断可用点集合中的可用点数目是否达到预先设定的可用点总数。
当可用点集合中的可用点数目是否达到预先设定的可用点总数时，进入步骤409。否则，返回到步骤402，继续获取可用点值。
在步骤409中，计算可用点集合中的可用点值的平均值得到零漂值。
该步骤与图3所示方法300中的步骤306类似，这里不再赘述。
在步骤410中，清空可用点集合并存储零漂值。
当车辆由停车状态进入行车状态时，若已估算得到零漂值，则可以清空可用点集合并存储零漂值；若还未得到零漂值，则可以结束对零漂值的估算并清空可用点集合。
至此描述了根据本发明实施例的估算车载陀螺仪的零漂值的方法。
下面针对现有的方法与本方案设计的零漂拟合方案进行了实验对比：
首先选取两个个规格参数完全相同的陀螺仪，将其分成两组，
第一组实验：将一只陀螺仪放恒温温箱中，恒温箱的温度控制在23摄氏度，给陀螺仪上电使其正常工作，每200ms采集一次陀螺仪的静止输出结果，总采集时间10分钟的陀螺仪数据并存储，这样就得到该陀螺仪3000个输出值。对这3000个数据进行求和平均得到的平均值作为本陀螺仪的标准零漂值。
将本组实验的陀螺仪放置在车上，连接车上的里程表，记录陀螺仪芯片的温度输出，并每200ms采集一次陀螺仪的输出结果，总采集时间10分钟的陀螺仪数据并存储，这样就得到该陀螺仪3000个输出值。
分别采用传统方法（传统方法是将所有该温度点的陀螺仪输出全部平均来等到零漂值）和本方案提高的方法进行零漂值估算。
第二组实验：将另一只陀螺仪放恒温温箱中，恒温箱的温度控制在40摄氏度，给陀螺仪上电使其正常工作，每200ms采集一次陀螺仪的静止输出结果，总采集时间10分钟的陀螺仪数据并存储，这样就得到该陀螺仪3000个输出值。对这3000个数据进行求和平均得到平均值作为本陀螺仪的标准零漂值。
将本组实验的陀螺仪密闭后放置在车上，连接车上的里程表，记录陀螺仪芯片的温度输出，并每200ms采集一次陀螺仪的输出结果，总采集时间10分钟的陀螺仪数据并存储，这样就得到该陀螺仪3000个输出值。
分别采用传统方法（传统方法是将所有该温度点的陀螺仪输出全部平均来等到零漂值）和本方案提高的方法进行零漂值估算。
将上述两组采用传统方法和本新方案进行对比实验获得的陀螺仪零漂值进行列表进行对比分析，具体见下表：
Figure BDA0000474618670000081
由上述的测试数据和分析可知，根据本发明的方法，能够避免汽车处于停车状态时，由于车体抖动等原因，导致的对车载陀螺仪的零漂值的估算不准的问题，提高了车载陀螺仪的零漂值估算精度。
参考图5，图5所示为本发明的估算车载陀螺仪的零漂值的装置的一个实施例的示意性框图。
如图5所示，装置500可以包括：初始化模块501，用于初始化可用点集合；陀螺仪输出获取模块502，用于当车辆处于停车状态时，获取陀螺仪的当前输出；差异计算模块503，用于计算当前输出值与可用点集合中的可用点值的差异；第一判定模块504，用于当差异小于或等于预先设定的门限时，将当前输出值作为可用点值列入可用点集合；第二判定模块505，用于当差异大于预先设定的门限时，将可用点集合清空，并将当前输出值作为可用点值列入可用点集合；以及零漂值估算模块506，用于当可用点集合中的可用点数目达到预先设定的可用点总数时，计算可用点集合中的可用点值的平均值得到零漂值。
在本发明的一个实施例中，差异计算模块503可以进一步包括用于计算所述可用点集合内的全部可用点值的平均值与所述当前输出值之间的差值作为所述差异的模块。
至此描述了根据本发明实施例的估算车载陀螺仪的零漂值的装置，与上述方法类似，根据该装置，同样可以更准确的估算车辆处于停车状态时车载陀螺仪的零漂值。

Claims (8)

1.一种估算车载陀螺仪的零漂值的方法，其特征是，包括：
初始化可用点集合；
当车辆处于停车状态时，获取所述陀螺仪的当前输出值；
计算所述当前输出值与所述可用点集合中的可用点值的差异；
当所述差异小于或等于预先设定的门限时，将所述当前输出值作为可用点值列入所述可用点集合；
当所述差异大于预先设定的门限时，将所述可用点集合清空，并将所述当前输出值作为可用点值列入所述可用点集合；以及
当所述可用点集合中的可用点数目达到预先设定的可用点总数时，计算所述可用点集合中的可用点值的平均值得到所述零漂值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述计算所述当前输出值与所述可用点集合中的可用点值的差异的步骤进一步包括：
计算所述可用点集合内的全部可用点值的平均值与所述当前输出值之间的差值作为所述差异。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述当车辆处于停车状态时，获取所述陀螺仪的当前输出值的步骤进一步包括：
获取陀螺仪在预先设定的时间段内的采样平均值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，进一步包括：当所述车辆由停车状态进入行车状态时，
若已得到所述零漂值，则清空所述可用点集合并存储所述零漂值；
若未得到所述零漂值，则结束对所述零漂值的估算，并清空所述可用点集合。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其特征是，进一步包括：根据所述车辆的里程表判定所述车辆处于停车状态或由停车状态进入行车状态。
6.一种估算车载陀螺仪的零漂值的装置，其特征是，包括：
初始化模块，用于初始化可用点集合；
陀螺仪输出获取模块，用于当车辆处于停车状态时，获取所述陀螺仪的当前输出；
差异计算模块，用于计算所述当前输出值与所述可用点集合中的可用点值的差异；
第一判定模块，用于当所述差异小于或等于预先设定的门限时，将所述当前输出值作为可用点值列入所述可用点集合；
第二判定模块，用于当所述差异大于预先设定的门限时，将所述可用点集合清空，并将所述当前输出值作为可用点值列入所述可用点集合；以及
零漂值估算模块，用于当所述可用点集合中的可用点数目达到预先设定的可用点总数时，计算所述可用点集合中的可用点值的平均值得到所述零漂值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征是，所述差异计算模块进一步包括：
用于计算所述可用点集合内的全部可用点值的平均值与所述当前输出值之间的差值作为所述差异的模块。
8.一种车载导航仪，其特征是，包含权利要求6-7中的任一项所述的装置。
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