CN109029503A - 车载陀螺仪安装角自适应校准方法及系统、存储介质及车载终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车载陀螺仪安装角自适应校准方法及系统、存储介质及车载终端，包括以下步骤：在车辆转弯过程中，对车载陀螺仪各个时间片的角度变化矢量进行筛选；对筛选获得的车载陀螺仪的角度变化矢量进行累加；将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转，将旋转角作为校准后的车载陀螺仪安装角。本发明的车载陀螺仪安装角自适应校准方法及系统、存储介质及车载终端不依赖于加速计，仅依靠陀螺仪的数据即可对安装角进行校准。

Description

车载陀螺仪安装角自适应校准方法及系统、存储介质及车载 终端

技术领域

本发明涉及数据处理的技术领域，特别是涉及一种车载陀螺仪安装角自适应校准方法及系统、存储介质及车载终端。

背景技术

陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。

车载导航是通过接收GPS卫星信号定位成功后，确定目标再根据导航软件自带数据库规划路线，然后进行导航。因为GPS需要车载导航系统在同步卫星的直接视线之内才能工作，所以隧道、桥梁、或是高层建筑物都会挡住这直接视线，使得导航系统无法工作。同时，导航系统是利用三角、几何的法则来计算汽车位置的，所以汽车至少要同时在三个同步卫星的视线之下，才能确定位置。在导航系统直接视线范围内的同步卫星越多，定位就越准确。当然，大多数的同步卫星都是在人口密集的大都市的上空，所以当你远离城区时，导航系统的效果就不会太好了甚至根本就不能工作。

为了实现精准导航，在车载导航中引入了陀螺仪。陀螺仪属于惯性导航，它能够精确的测量运动的方向和速度，将速度乘以时间就可获得运动的距离。当陀螺仪应用到车载导航上，便大幅度提升了导航的精准度。

首先，陀螺仪能在GPS信号不好时能继续发挥导航的作用并修正GPS定位不准的问题。具体地，在GPS信号不好时，陀螺仪可根据已获知的方位、方向和速度来继续进行精确导航，这也是惯性导航技术的基本原理。同时也可修正GPS信号不好时定位偏差过大的问题。

其次，陀螺仪能比GPS提供更灵敏准确的方向和速度。具体地，GPS是无法即时发现车子速度和方向的改变的，要等跑了一段距离之后才能测出，因此当车辆在非导航情况下转变了方向后，就导航就无法辨识车辆的转向，导致方向错误。而陀螺仪能够在方向和速度改变的瞬间即时测出，从而能让导航软件及时的修改导航路线。

陀螺仪的安装角度是保证其后续采集数据有效性的基础，微小的误差都会能严重降低陀螺仪的测量精度。现有技术中，安装角误差的校正依赖于加速计的姿态判断。但是加速计的校准流程复杂，在实车中不容易得到校准，所以导致安装角误差得不到及时修正。另外，在没有加速计的情况下，更是无法进行安装角的校准。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种车载陀螺仪安装角自适应校准方法及系统、存储介质及车载终端，不依赖于加速计，仅依靠陀螺仪的数据即可对安装角进行校准。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种车载陀螺仪安装角自适应校准方法，包括以下步骤：在车辆转弯过程中，对车载陀螺仪各个时间片的角度变化矢量进行筛选；对筛选获得的车载陀螺仪的角度变化矢量进行累加；将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转，将旋转角作为校准后的车载陀螺仪安装角。

于本发明一实施例中，忽略车身倾斜角和俯仰角变化引起的车载陀螺仪安装角的误差。

于本发明一实施例中，对车载陀螺仪各个时间片的角度变化矢量进行筛选时，基于平稳度算法剔除变化剧烈的旋转分量。

于本发明一实施例中，将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转包括以下步骤：

将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量的Yaw分量保持不变，在Pitch-Roll分量上进行旋转，保持矢量模不变模数，以得到Yaw-Roll平面上两个旋转方向相反的第一分量和第二分量；

将所述第一分量和第二分量在Roll-Yaw平面上旋转至车身的角度变化矢量；

将方向与所述车身的角度变化矢量方向一致的旋转结果对应的累加旋转角作为所述旋转角。

对应地，本发明提供一种车载陀螺仪安装角自适应校准系统，包括筛选模块、累加模块和校准模块；

所述筛选模块用于在车辆转弯过程中，对车载陀螺仪各个时间片的角度变化矢量进行筛选；

所述累加模块用于对筛选获得的车载陀螺仪的角度变化矢量进行累加；

所述校准模块用于将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转，将旋转角作为校准后的车载陀螺仪安装角。

于本发明一实施例中，忽略车身倾斜角和俯仰角变化引起的车载陀螺仪安装角的误差。

于本发明一实施例中，所述筛选模块对车载陀螺仪各个时间片的角度变化矢量进行筛选时，基于平稳度算法剔除变化剧烈的旋转分量。

于本发明一实施例中，所述校准模块将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转包括以下步骤：

将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量的Yaw分量保持不变，在Pitch-Roll分量上进行旋转，保持矢量模不变模数，以得到Yaw-Roll平面上两个旋转方向相反的第一分量和第二分量；

将所述第一分量和第二分量在Roll-Yaw平面上旋转至车身的角度变化矢量；

将方向与所述车身的角度变化矢量方向一致的旋转结果对应的累加旋转角作为所述旋转角。

本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的车载陀螺仪安装角自适应校准方法。

最后，本发明提供一种车载终端，包括：处理器及存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述车载终端执行上述的车载陀螺仪安装角自适应校准方法。

如上所述，本发明所述的车载陀螺仪安装角自适应校准方法及系统、存储介质及车载终端，具有以下有益效果：

(1)不依赖于加速计，仅依靠陀螺仪的数据即可对安装角进行校准；

(2)校准速度快，易于实现；

(3)即使路面有倾斜，对校准结果的影响比较小。

附图说明

图1显示为本发明的车载陀螺仪安装角自适应校准方法于一实施例中的流程图；

图2显示为车载陀螺仪的角度变化矢量和车身的角度变化矢量的位置关系示意图；

图3显示为车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量第一旋转过程示意图；

图4显示为车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量第二旋转过程示意图；

图5显示为本发明的车载陀螺仪安装角自适应校准系统于一实施例中的结构示意图；

图6显示为本发明的车载终端于一实施例中的结构示意图。

元件标号说明

51 筛选模块

52 累加模块

53 校准模块

61 处理器

62 存储器

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的车载陀螺仪安装角自适应校准方法及系统、存储介质及车载终端不依赖于加速计，仅依靠陀螺仪的数据即可对安装角进行校准，快速准确，实用性强。

如图1所示，于一实施例中，本发明的车载陀螺仪安装角自适应校准方法包括以下步骤：

步骤S1、在车辆转弯过程中，对车载陀螺仪各个时间片的角度变化矢量进行筛选。

具体地，在车辆进行转弯的过程中，车载终端采集车载陀螺仪的角度变化矢量。对于各个时间片所采集的角度变化矢量根据预设规则进行筛选，以选择合适的数据进行车载陀螺仪安装角的校准。

于本发明一实施例中，对车载陀螺仪各个时间片的角度变化矢量进行筛选时，基于平稳度算法剔除变化剧烈的角度变化矢量。具体地，删除车辆在路面坑洼、激烈加速等极端情况下的角度变化矢量，保留车辆正常行驶时的角度变化矢量。

步骤S2、对筛选获得的车载陀螺仪的角度变化矢量进行累加。

具体地，对筛选后的车载陀螺仪的角度变化矢量进行累加，获取车载陀螺仪的历史角度变化矢量总和。

步骤S3、将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转，将旋转角作为校准后的车载陀螺仪安装角。

具体地，如图2所示，车载陀螺仪的角度变化矢量B和车身的角度变化矢量A之间的旋转角即为校准后的车载陀螺仪安装角。因此，需将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转，以获取对应的旋转角。

于本发明一实施例中，将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转包括以下步骤：

31)如图3所示，将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量B的Yaw分量保持不变，在Pitch-Roll分量上进行旋转，保持矢量模不变模数，由于不知道确切的反向，在Yaw-Roll平面上得到顺时针方向和逆时针方向的两个分量，即第一分量B1和第二分量(图中未示出)。

32)如图4所示，将所述第一分量和第二分量在Roll-Yaw平面上旋转至车身的角度变化矢量。

33)将方向与所述车身的角度变化矢量方向一致的旋转结果对应的累加旋转角作为所述旋转角。

具体地，当车辆左转时，所述车身的角度变化矢量方向向上，则方向向上的旋转结果对应的车载陀螺仪的角度变化矢量B到车身的角度变化矢量A的矢量角即为所述旋转角。当车辆右转时，所述车身的角度变化矢量方向向下，则方向向下的旋转结果对应的车载陀螺仪的角度变化矢量B到车身的角度变化矢量A的矢量角即为所述旋转角。

需要说明的是，本发明的车载陀螺仪安装角自适应校准方法忽略车身倾斜角和俯仰角变化引起的车载陀螺仪安装角的误差，从而在不影响校准精度的前提下，加快校准速度。

如图5，本发明的车载陀螺仪安装角自适应校准系统包括筛选模块51、累加模块52和校准模块53。

筛选模块51用于在车辆转弯过程中，对车载陀螺仪各个时间片的角度变化矢量进行筛选。

具体地，在车辆进行转弯的过程中，车载终端采集车载陀螺仪的角度变化矢量。对于各个时间片所采集的角度变化矢量根据预设规则进行筛选，以选择合适的数据进行车载陀螺仪安装角的校准。

于本发明一实施例中，对车载陀螺仪各个时间片的角度变化矢量进行筛选时，基于平稳度算法剔除变化剧烈的角度变化矢量。具体地，删除车辆在路面坑洼、激烈加速等极端情况下的角度变化矢量，保留车辆正常行驶时的角度变化矢量。

累加模块52与筛选模块51相连，用于对筛选获得的车载陀螺仪的角度变化矢量进行累加。

具体地，对筛选后的车载陀螺仪的角度变化矢量进行累加，获取车载陀螺仪的历史角度变化矢量总和。

校准模块53与累加模块52相连，用于将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转，将旋转角作为校准后的车载陀螺仪安装角。

具体地，如图2所示，车载陀螺仪的角度变化矢量B和车身的角度变化矢量A之间的旋转角即为校准后的车载陀螺仪安装角。因此，需将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转，以获取对应的旋转角。

于本发明一实施例中，将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转包括以下步骤：

31)如图3所示，将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量B的Yaw分量保持不变，在Pitch-Roll分量上进行旋转，保持矢量模不变模数，由于不知道确切的反向，在Yaw-Roll平面上得到顺时针方向和逆时针方向的两个分量，即第一分量B1和第二分量(图中未示出)。

32)如图4所示，将所述第一分量和第二分量在Roll-Yaw平面上旋转至车身的角度变化矢量。

33)将方向与所述车身的角度变化矢量方向一致的旋转结果对应的累加旋转角作为所述旋转角。

具体地，当车辆左转时，所述车身的角度变化矢量方向向上，则方向向上的旋转结果对应的车载陀螺仪的角度变化矢量B到车身的角度变化矢量A的矢量角即为所述旋转角。当车辆右转时，所述车身的角度变化矢量方向向下，则方向向下的旋转结果对应的车载陀螺仪的角度变化矢量B到车身的角度变化矢量A的矢量角即为所述旋转角。

需要说明的是，本发明的车载陀螺仪安装角自适应校准系统忽略车身倾斜角和俯仰角变化引起的车载陀螺仪安装角的误差，从而在不影响校准精度的前提下，加快校准速度。

需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现，也可以全部以硬件的形式实现，还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如：x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现。此外，x模块也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，一个或多个微处理器(Digital Singnal Processor，简称DSP)，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。这些模块可以集成在一起，以片上系统(System-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

本发明的存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的车载陀螺仪安装角自适应校准方法。所述存储介质包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

如图6所示，于一实施例中，本发明的车载终端包括：处理器61及存储器62。

所述存储器62用于存储计算机程序。

所述存储器62包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

所述处理器61与所述存储器62相连，用于执行所述存储器32存储的计算机程序，以使所述车载终端执行上述的车载陀螺仪安装角自适应校准方法。

优选地，所述处理器61可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

综上所述，本发明的车载陀螺仪安装角自适应校准方法及系统、存储介质及车载终端不依赖于加速计，仅依靠陀螺仪的数据即可对安装角进行校准；校准速度快，易于实现；即使路面有倾斜，对校准结果的影响比较小。因此，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种车载陀螺仪安装角自适应校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

在车辆转弯过程中，对车载陀螺仪各个时间片的角度变化矢量进行筛选；

对筛选获得的车载陀螺仪的角度变化矢量进行累加；

将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转，将旋转角作为校准后的车载陀螺仪安装角。

2.根据权利要求1所述的车载陀螺仪安装角自适应校准方法，其特征在于，忽略车身倾斜角和俯仰角变化引起的车载陀螺仪安装角的误差。

3.根据权利要求1所述的车载陀螺仪安装角自适应校准方法，其特征在于，对车载陀螺仪各个时间片的角度变化矢量进行筛选时，基于平稳度算法剔除变化剧烈的旋转分量。

4.根据权利要求1所述的车载陀螺仪安装角自适应校准方法，其特征在于，将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转包括以下步骤：

将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量的Yaw分量保持不变，在Pitch-Roll分量上进行旋转，保持矢量模不变模数，以得到Yaw-Roll平面上两个旋转方向相反的第一分量和第二分量；

将所述第一分量和第二分量在Roll-Yaw平面上旋转至车身的角度变化矢量；

将方向与所述车身的角度变化矢量方向一致的旋转结果对应的累加旋转角作为所述旋转角。

5.一种车载陀螺仪安装角自适应校准系统，其特征在于，包括筛选模块、累加模块和校准模块；

所述筛选模块用于在车辆转弯过程中，对车载陀螺仪各个时间片的角度变化矢量进行筛选；

所述累加模块用于对筛选获得的车载陀螺仪的角度变化矢量进行累加；

所述校准模块用于将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转，将旋转角作为校准后的车载陀螺仪安装角。

6.根据权利要求5所述的车载陀螺仪安装角自适应校准系统，其特征在于，忽略车身倾斜角和俯仰角变化引起的车载陀螺仪安装角的误差。

7.根据权利要求5所述的车载陀螺仪安装角自适应校准系统，其特征在于，所述筛选模块对车载陀螺仪各个时间片的角度变化矢量进行筛选时，基于平稳度算法剔除变化剧烈的旋转分量。

8.根据权利要求5所述的车载陀螺仪安装角自适应校准系统，其特征在于，所述校准模块将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量向车身的角度变化矢量旋转包括以下步骤：

将累加获得的车载陀螺仪的角度变化矢量的Yaw分量保持不变，在Pitch-Roll分量上进行旋转，保持矢量模不变模数，以得到Yaw-Roll平面上两个旋转方向相反的第一分量和第二分量；

将所述第一分量和第二分量在Roll-Yaw平面上旋转至车身的角度变化矢量；

将方向与所述车身的角度变化矢量方向一致的旋转结果对应的累加旋转角作为所述旋转角。

9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的车载陀螺仪安装角自适应校准方法。

10.一种车载终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述车载终端执行权利要求1至4中任一项所述的车载陀螺仪安装角自适应校准方法。