CN104567884A - 位移推算方法、装置及车载设备 - Google Patents

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莫铃
穆允林
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Abstract

本发明提供了一种位移推算方法、装置及车载设备，该方法包括：步骤1，从陀螺仪获取陀螺仪数据并缓存，同时获取速度数据并缓存；步骤2，读取先前缓存的陀螺仪数据和速度数据进行位移推算，并清空先前缓存的陀螺仪数据和速度数据；重复步骤1和步骤2。本发明能够提高位移推算准确度。

Description

位移推算方法、装置及车载设备
技术领域
本发明涉及导航技术，尤其涉及一种用于导航位移推算方法、装置及车载设备。
背景技术
导航系统中除传统的GPS定位导航外，为了解决GPS不准确(例如，高架下、高层建筑周围、隧道、地下停车场无信号)时，通常在导航系统中，导航软件利用陀螺仪的角度数据与车辆的速度数据组合，来进行方向推算和位移推算，再结合初始位置进而推导出当前位置，而GPS也转变为校准位置与方向的手段。
参考图1，现有技术中，陀螺仪自身通常是以固定的周期(如10毫秒)输出陀螺仪数据11；在13处，导航系统对陀螺仪数据11进行缓存，缓存的数据多少视缓存的存储空间以及陀螺仪产生数据的速度而定，例如可以缓存2～3秒的数据；在14处，导航软件则是以另一个更长的周期(如200毫秒)来读取缓存的陀螺仪数据，一次大约能读到一组陀螺仪数据，积分后可以得出车辆转动的角度，周期越短角度就越准确。导航软件每次读取缓存的陀螺仪数据时也一并读取瞬时车速12，瞬时车速12结合陀螺仪数据与周期时间积分计算后得到位移。因此，为了提高精度，不仅需要导航软件读取数据的周期较短，也要求周期稳定。
但在实际运行中，由于导航系统中往往运行有很多程序，任务较多会导致系统负载高，使得导航软件的运行效率下降，每次读取陀螺仪数据的周期就会延后(延时有时会达到1～2秒)，这样会造成如下后果：
1.既不能保证相对固定的读取周期，也不能保证周期的稳定性，从而严重影响了角度与位移推算的准确性，而且无论导航软件是以正常周期的时间点还是滞后的时间点读取陀螺仪数据，都是以单独一组的形式读取数据，一组数据仅做一次角度计算，而且针对一组数据仅采用一个瞬时速度计算位移，导致精度不高；
2.由于车不是匀速运动，因此导航软件读取数据的周期越长，一个瞬时速度计算的位移越不准确。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种位移推算方法、装置及车载设备，能够提高位移推算准确度。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种位移推算方法，包括：
步骤1，从陀螺仪获取陀螺仪数据并缓存，同时获取速度数据并缓存；
步骤2，读取先前缓存的陀螺仪数据和速度数据进行位移推算，并清空先前缓存的陀螺仪数据和速度数据；
步骤3，重复步骤1和步骤2。
根据本发明的一个实施例，所述步骤1包括：每从所述陀螺仪获取一定周期的陀螺仪数据，对应获取一速度数据，所述一定周期的陀螺仪数据和其对应的速度数据形成一组位移推算数据进行缓存；
所述步骤2包括：根据各组位移推算数据进行位移推算。
根据本发明的一个实施例，所述一定周期为一定时间间隔。
根据本发明的一个实施例，所所述一定时间间隔为1分钟。
根据本发明的一个实施例，所述一定周期为一定数量。
根据本发明的一个实施例，所述一定数量为50。
根据本发明的一个实施例，所述陀螺仪产生数据的频率为10毫秒一个。
根据本发明的一个实施例，所述获取速度数据是通过车辆中的控制器局域网络总线进行。
本发明还提供了一种位移推算装置，包括：
数据缓存模块，从陀螺仪获取陀螺仪数据并缓存，同时获取速度数据并缓存；
位移推算模块，读取先前缓存的陀螺仪数据和速度数据进行位移推算，并清空先前缓存的陀螺仪数据和速度数据。
根据本发明的一个实施例，所述数据缓存模块包括：
陀螺仪数据获取单元，从所述陀螺仪获取陀螺仪数据；
速度数据获取单元，所述陀螺仪数据获取单元每获取一定周期的陀螺仪数据，所述速度数据获取单元对应获取一速度数据；
缓存单元，将所述一定周期的陀螺仪数据和其对应的速度数据形成一组位移推算数据进行缓存。
根据本发明的一个实施例，所述一定周期为一定时间间隔。
根据本发明的一个实施例，所述一定时间间隔为1分钟。
根据本发明的一个实施例，所述一定周期为一定数量。
根据本发明的一个实施例，所述一定数量为50。
根据本发明的一个实施例，所述陀螺仪产生数据的频率为10毫秒一个。
根据本发明的一个实施例，所述获取速度数据是通过车辆中的控制器局域网络总线进行。
本发明还提供了一种车载设备，包括上述的位移推算装置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明实施例的位移推算方法及装置中，从陀螺仪获取陀螺仪数据并缓存，同时获取速度数据并缓存，之后根据缓存的陀螺仪数据和速度数据进行位移推算，有利于提高计算的准确性。
进一步地，本发明实施例每获取一定周期的陀螺仪数据就对应获取一速度数据，并将该一定周期的陀螺仪数据与其对应的速度数据形成一组位移推算数据并做缓存，从而得到多组位移推算数据，之后导航软件对于缓存的每组位移推算数据分别做一次位移推算，因此无论导航软件的读取周期如何，获得的陀螺仪数据和速度数据都是按照该一定周期分组的，保证了计算的准确性。
附图说明
图1是现有技术中的一种位移推算方法的数据流向图；
图2是本发明实施例的位移推算方法的流程示意图；
图3是本发明实施例的位移推算方法的数据流向图；
图4是本发明实施例的位移推算装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
参考图2，本实施例的位移推算方法包括如下步骤：
步骤1，从陀螺仪获取陀螺仪数据并缓存，同时获取速度数据并缓存；
步骤2，读取先前缓存的陀螺仪数据和速度数据进行位移推算，并清空先前缓存的陀螺仪数据和速度数据；
步骤3，重复步骤1和步骤2，例如可以根据实际需要重复一次或多次
在本实施例中，所述位移推算方法应用于一导航系统中，所述导航系统是单独设置在车辆上的车载导航系统，当然其也可以是集成在一车载设备中的导航系统。所述导航系统中集成有陀螺仪以获取陀螺仪数据，当然其也可以与外部专门的装置比如独立设置的的陀螺仪进行耦合以获取陀螺仪数据，该陀螺仪数据可以是角度数据。该导航系统上运行有导航软件进行位移推算。
同时结合图2和图3，陀螺仪按照预设的周期产生陀螺仪数据，例如每隔10毫秒输出一个陀螺仪数据31。
在33处，导航系统读取陀螺仪数据31，并且每从陀螺仪获取一定周期的陀螺仪数据31时，对应获取一速度数据32，并且该一定周期的陀螺仪数据31和对应的速度数据32形成一组位移推算数据进行缓存，该速度数据32例如可以是瞬时车速。在一非限制性的例子中，该一定周期为一时间间隔，例如可以是100毫秒，也就是每组位移推算数据中可以包含10个陀螺仪数据（10×10毫秒=100毫秒）和一个速度数据，从而得到缓存的多组位移推算数据331、332、333。
本领域技术人员应当理解，该时间间隔并不限于100毫秒，例如可以200毫秒，300毫秒，500毫秒等。
一般而言，由于导航系统本身的优先级别较高，因此可以保证陀螺仪数据的获取周期固定和稳定，当然，本领域技术人员应当理解，该一定周期也可以包括允许范围内的适度误差。
此外，根据具体实施例的不同，该一定周期还可以是一定数量，例如50、100等，也就是每获取一定数量的陀螺仪数据时，对应获取一个速度数据，并将该一定数量的陀螺仪数据和对应的速度数据形成一组位移推算数据并做缓存。
在34处，导航软件根据缓存的每组位移推算数据分别做一次位移推算。进一步而言，导航软件可以按照预设的周期（例如300毫秒，但并不限于此）读取缓存的多组位移推算数据331、332、333，之后可以根据读取的每一组位移推算数据中的多个陀螺仪数据31及其对应的速度数据32进行位移推算，也就是对于每一组位移推算数据分别做一次位移推算。
由于缓存的多组位移推算数据331、332、333是按照预设的一定周期分组的，而位移推算是根据每组位移推算数据计算一次，从而保证了计算的准确性。此外，可以适当加大用于缓存位移推算数据的存储空间，从而能存储更多组数据，以避免导航软件读取周期过长或者不稳定导致的数据丢失。
其中，导航软件读取位移推算数据的周期和每组位移推算数据采用的该一定周期可以相等，也可以大于每组位移推算数据采用的该一定周期。例如在图3所示的实例中，导航软件读取位移推算数据的周期为300毫秒，而每组位移推算数据采用的一定周期为100毫秒。
另外，本领域技术人员应当理解，导航软件读取位移推算数据的周期也可以允许适度的误差，例如在导航系统任务负荷较大时，可能导致导航软件读取位移推算数据的时间点滞后，但是，无论导航软件的读取周期是准确的还是滞后的，获得的位移推算数据都是按照预设的一定周期分组的，保证了计算的准确性。
以上位移推算仅是示例，本领域技术人员应当理解，现有技术中任何适当的位移推算法都适用于本实施例。
参考图4，本实施例还提供了一种位移推算装置，包括：数据缓存模块41、位移推算模块42，在本实施例中，还包括控制模块43。
其中，数据缓存模块41从陀螺仪获取陀螺仪数据并缓存，同时获取速度数据并缓存；位移推算模块42读取先前缓存的陀螺仪数据和速度数据进行位移推算，并清空先前缓存的陀螺仪数据和速度数据；控制模块43控制数据缓存模块41和位移推算模块42重复执行各自的功能。
进一步而言，数据缓存模块41包括：陀螺仪数据获取单元411，从陀螺仪获取陀螺仪数据；速度数据获取单元412，用于在陀螺仪数据获取单元每获取一定周期的陀螺仪数据时，速度数据获取单元412对应获取一速度数据；缓存单元413将该一定周期的陀螺仪数据和其对应的速度数据形成一组位移推算数据进行缓存。
所述数据缓存模块41和所述位移推算模块42可以一起集成在导航系统内，也可以分开单独设置，即所述数据缓存模块41单独设置，所述位移推算模块42设置于导航系统内。
关于该位移推算装置的更多详细信息，请参考前述实施例中关于位移推算方法的相关描述，这里不再赘述。
此外，该位移推算装置可以采用各种方式来实现，例如可以采用软件实现，也可以采用各种通用或专用硬件来实现，还可以采用软硬件结合的方式来实现。例如，在一非限制性的例子中，该位移推算装置可以采用FPGA之类的可编程器件来实现，也可以基于通用的处理器芯片通过软件程序的方式来实现。
本实施例还提供了一种车载设备，包括图4所示的位移推算装置以及与其耦合的导航系统。该车载设备可以是专用的导航设备，另外也可以是多功能的设备，例如集成有其他功能模块，如电话通信模块，无线通信模块，多媒体播放模块等等。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (17)

1.一种位移推算方法，其特征在于，包括：
步骤1，从陀螺仪获取陀螺仪数据并缓存，同时获取速度数据并缓存；
步骤2，读取先前缓存的陀螺仪数据和速度数据进行位移推算，并清空先前缓存的陀螺仪数据和速度数据；
重复步骤1和步骤2。
2.根据权利要求1所述的位移推算方法，其特征在于，
所述步骤1包括：每从所述陀螺仪获取一定周期的陀螺仪数据，对应获取一速度数据，所述一定周期的陀螺仪数据和其对应的速度数据形成一组位移推算数据进行缓存；
所述步骤2包括：根据各组位移推算数据进行位移推算。
3.根据权利要求2所述的位移推算方法，其特征在于，所述一定周期为一定时间间隔。
4.根据权利要求3所述的位移推算方法，其特征在于，所述一定时间间隔为100毫秒。
5.根据权利要求2所述的位移推算方法，其特征在于，所述一定周期为一定数量。
6.根据权利要求5所述的位移推算方法，其特征在于，所述一定数量为50。
7.根据权利要求1所述的位移推算方法，其特征在于，所述陀螺仪产生数据的频率为10毫秒一个。
8.根据权利要求1所述的位移推算方法，其特征在于，所述获取速度数据是通过车辆中的控制器局域网络总线进行。
9.一种位移推算装置，其特征在于，包括：
数据缓存模块，从陀螺仪获取陀螺仪数据并缓存，同时获取速度数据并缓存；
位移推算模块，读取先前缓存的陀螺仪数据和速度数据进行位移推算，并清空先前缓存的陀螺仪数据和速度数据。
10.根据权利要求9所述的位移推算装置，其特征在于，所述数据缓存模块包括：
陀螺仪数据获取单元，从所述陀螺仪获取陀螺仪数据；
速度数据获取单元，所述陀螺仪数据获取单元每获取一定周期的陀螺仪数据，所述速度数据获取单元对应获取一速度数据；
缓存单元，将所述一定周期的陀螺仪数据和其对应的速度数据形成一组位移推算数据进行缓存。
11.根据权利要求9所述的位移推算装置，其特征在于，10所述一定周期为一定时间间隔。
12.根据权利要求11所述的位移推算装置，其特征在于，所述一定时间间隔为100毫秒。
13.根据权利要求10所述的位移推算装置，其特征在于，所述一定周期为一定数量。
14.根据权利要求13所述的位移推算装置，其特征在于，所述一定数量为50。
15.根据权利要求9所述的位移推算装置，其特征在于，所述陀螺仪产生数据的频率为10毫秒一个。
16.根据权利要求9所述的位移推算装置，其特征在于，所述获取速度数据是通过车辆中的控制器局域网络总线进行。
17.一种车载设备，其特征在于，包括权利要求9至16中任一项所述的位移推算装置。
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