CN109737985B - 一种基于gnss角度的初始对准优化方法 - Google Patents
一种基于gnss角度的初始对准优化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109737985B CN109737985B CN201811484496.9A CN201811484496A CN109737985B CN 109737985 B CN109737985 B CN 109737985B CN 201811484496 A CN201811484496 A CN 201811484496A CN 109737985 B CN109737985 B CN 109737985B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- angle
- gnss
- angular velocity
- gyroscope
- err
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Navigation (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于GNSS角度的初始对准优化方法，包括以下步骤：S1：将GNSS当前获取的角度angle_GNSS与惯性导航当前使用的角度进行对比，当两者间的差值达到预设门限值时，执行S2；S2：基于陀螺仪的采样频率、陀螺仪采样的角速度、GNSS当前获取的角度和最接近历史中使用的惯性导航角度，计算出误差修正值err；S3：将S2得到的角速度误差修正值err带入以后每次陀螺仪采集的角速度，得到实际角速度angle_rel：angle_rel=Gry_Z–err；Gry_Z为陀螺仪采集的角速度值；并执行S1。本发明能减少了设备处理器的运算以及代码量，降低车辆定位设备的器件（传感器）成本。同时，本发明在车辆行驶中不断的校准，可以达到动态收敛误差的效果；并且规避了普通算法校准时间长等问题。
Description
技术领域
本发明涉及车辆定位领域，尤其是一种基于GNSS角度的初始对准优化方法。
背景技术
现有的初始对准方案中，需要使用高精度的传感器-6轴G-Senser(加速度传感器)，其对准结果较为精确，并且无需外部数据，仅通过高精度的6轴传感器即可达到目的。但是，该种方案在初始对准阶段需要很长的时间进行校准，分别需要进行粗对准和精对准，每一个步骤都比较耗时，并且运算量大，原理复杂；同时，由于必须使用高精度传感器实现，成本较高；在进行初始对准时，需要车辆处于静止状态，初始对准条件受限严重；对于初始对准的效果，其受到车辆温度、乘坐人员变化的影响也非常大。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的全部或部分问题，提供一种基于GNSS角度的初始对准优化方法，借助于低精度、低成本的传感器，实现在运动过程中，对于初始对准的优化。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于GNSS角度的初始对准优化方法，包括以下步骤：
S1：将GNSS当前获取的角度angle_GNSS与惯性导航当前使用的角度进行对比，当两者间的差值达到预设门限值时，执行S2；
S2：基于陀螺仪的采样频率、陀螺仪采样的角速度、GNSS当前获取的角度和最接近历史中使用的惯性导航角度，计算出角速度误差修正值err；
S3：将S2得到的误差修正值err带入以后每次陀螺仪采集的角速度，得到实际角速度angle_rel：angle_rel＝Gry_Z–err；Gry_Z为陀螺仪采集的角速度值；并执行S1。
上述方法基于低成本的器件，实现在行车过程中，不断对行车角度进行对准，摆脱了现有方案中，需要汽车静止且无乘客才能实现初始对准的条件限制。同时，由于所涉及的参数较(现有技术)少，加之算法简单，使得本发明对准优化所需的计算量也较少。
进一步的，所述S2具体为：
S2-1：在每个采样周期内，陀螺仪进行的tic次采样过程中，每一次采样，均以以下公式计算出该次采样的惯性导航角度angle：
angle＝angle′+(Gry_Zi-err′)*T；
S2-2：再计算出时间周期T结束时的角速度误差修正值err：
Err＝angle-angle_GNSS；
err＝Err/tic/T；
其中，angle′为陀螺仪上一次采样时，计算出的惯性导航角度，angle为当前陀螺仪采样时，计算出的惯性导航角度，Gry_Zi为陀螺仪第i次采样时采集的角速度(0≤i≤tic)，err′为上一采样周期内计算出的角速度误差修正值，T为采样时长，tic为采样周期内的采样率。
基于总误差而为下一周期计算出平均误差，可以确保误差修正值的准确性，依据该方式，可以确保在对准过程中，优化计算值与实际值间的匹配度。
进一步的，所述陀螺仪的采样频率为100Hz。100Hz的采样频率一方面可以确保对误差修正的及时性，同时，该频率对应的采样时长可以使得对于误差修正值的选择在一个合适的值，保证修正后角度的准确性；另一方面，该频率也使得运算频率较为合适，使得运算负荷保持在一个合理的范围内(过高会增加运算设备的负荷，导致数据量的堆积，过低又会使得修正的不及时和修正值偏差过大)。
进一步的，所述S1中，在将GNSS当前获取的角度angle_GNSS与惯性导航当前使用的角度进行对比前，还包括：获取汽车车速和运动角速度，在车速在时间t内保持在预定车速以上，且角速度在预设角速度以内时，以GNSS获取的角度作为初始对准的参数。
在车辆接近直线行驶过程中，无需对角速度进行修正，进而有效节省了对准计算的算力，同时，避免了运算带来的定位误差，可使对准效果更加准确。
进一步的，所述预设车速为60Km/h。需要说明的是，设置60Km/h相较于其它值，可以使对角速度误差的修正节点更加准确、及时，进而使得对对准的修正更加准确、及时，设置为其它值，可能导致对角速度的修正提前导致误修正，或者修正延长导致修正不及时。
进一步的，所述预设角速度为1°/s。门限值设置过大，会导致在转角已过大时，角速度修正不及时，进而导致偏转角度积分值与实际值偏离过大，影响对准的准确性；门限值设置过小，会导致修正频率过高，而增加误修正的概率，导致定位的误判。
进一步，所述t＝10s。时间过长，会导致角速度修正不及时，时间过短，一方面，会增加不必要修正的计算量，另一方面，也增加了误修正的概率(基于修正基数的比例)。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明减少了设备处理器的运算以及代码量，降低车辆定位设备的器件(传感器)成本。
2、本发明在车辆行驶中不断的校准，可以达到动态收敛误差的效果；并且规避了普通算法校准时间长等问题。
3、现有设计中，车辆内的温度变化、人员上车后车辆发生的微小形变都会对普通算法的初始对准结果产生一定的影响，因为一般的初始对准方法都是在没有人员，车辆完全静止下进行初始对准，所以当有人员上车后，或者车辆温度改变会导致陀螺仪器件的微小变化，从而放大后续计算的误差，但是本发明是在车辆运行过程中不断的修正该误差，从而可以有效克服现有设计的不足。
附图说明
图1为基于GNSS角度的初始对准优化方法流程图。
图2为基于GNSS角度的初始对准优化方法的一个实施例。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，本实施例公开了一种基于GNSS角度的初始对准优化方法，包括以下步骤：
S1：将GNSS当前获取的角度angle_GNSS与惯性导航当前使用的角度进行对比，当两者间的差值达到预设门限值时，执行S2；
S2：基于陀螺仪的采样频率、陀螺仪采样的角速度、GNSS当前获取的角度和最接近历史中使用的惯性导航角度，计算出误差修正值err；
S3：将S2得到的角速度误差修正值err带入以后每次陀螺仪采集的角速度，得到实际角速度angle_rel：angle_rel＝Gry_Z–err；Gry_Z为陀螺仪采集的角速度值；并执行S1。通过S3得到的实际角速度angle_rel则作为惯性导航的角速度，实现初始对准。所谓的执行S1，则为在惯性导航过程中，判断S1的条件是否成立，若是，则重新由S1执行到S3，更新err。
本实施例公开了上述实施例中，计算角速度误差修正值的步骤：
a.在陀螺仪进行的tic次采样过程中，每一次采样，均以以下公式计算出该次采样的惯性导航角度angle：
angle＝angle′+(Gry_Zi-err′)*T；即迭代出tic次的惯性导航角度；
b.再计算出时间周期T结束时的角速度误差修正值err：
Err＝angle-angle_GNSS；
err＝Err/tic/T；
其中，angle′为陀螺仪上一次采样时，计算出的惯性导航角度，angle为当前陀螺仪采样时，计算出的惯性导航角度，Gry_Zi为陀螺仪第i次采样时采集的角速度(0≤i≤tic)，err′为上一采样周期内计算出的角速度误差修正值，T为采样时长(如100Hz的采样频率，T为0.01秒)，tic为采样周期内的采样率(如100Hz的采样频率，采样率为100)；通过时间周期内tic次的迭代计算，可以得到当前时间周期结束时的角速度误差修正值err。
如图2所示，优选的，在判断GNSS当前获取的角度angle_GNSS与惯性导航当前使用的角度的误差前，还判断汽车的运行状态，例如在车速(通过OBD等获取)在一段时间t(一般为10秒)内保持在v(一般为60km/h)以上，且角速度a(通过G-senser等获取)无较大变化(即未超出预设门限值k，一般为1度/秒)，则判定为无需修正的情况，此时以GNSS获取的数据(角速度、角度等)用作初始对准和惯性导航的参数。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (7)
1.一种基于GNSS角度的初始对准优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将GNSS当前获取的角度angle_GNSS与惯性导航当前使用的角度进行对比，当两者间的差值达到预设门限值时，执行S2；
S2：基于陀螺仪的采样频率、陀螺仪采样的角速度、GNSS当前获取的角度和最接近历史中使用的惯性导航角度，计算出角速度误差修正值err；
S3：将S2得到的误差修正值err带入以后每次陀螺仪采集的角速度，得到实际角速度angle_rel：angle_rel＝Gry_Z–err；Gry_Z为陀螺仪采集的角速度值；并执行S1。
2.如权利要求1所述的基于GNSS角度的初始对准优化方法，其特征在于，所述S2具体为：
S2-1：在每个采样周期内，陀螺仪进行的tic次采样过程中，每一次采样，均以以下公式计算出该次采样的惯性导航角度angle：
angle＝angle′+(Gry_Zi-err′)*T；
S2-2：再计算出时间周期T结束时的角速度误差修正值err：
Err＝angle-angle_GNSS；
err＝Err/tic/T；
其中，angle′为陀螺仪上一次采样时，计算出的惯性导航角度，angle为当前陀螺仪采样时，计算出的惯性导航角度，Gry_Zi为陀螺仪第i次采样时采集的角速度，0≤i≤tic，err′为上一采样周期内计算出的角速度误差修正值，T为时间周期，tic为采样周期内的采样率。
3.如权利要求2所述的基于GNSS角度的初始对准优化方法，其特征在于，所述陀螺仪的采样频率为100Hz。
4.如权利要求1-3之一所述的基于GNSS角度的初始对准优化方法，其特征在于，所述S1中，在将GNSS当前获取的角度angle_GNSS与惯性导航当前使用的角度进行对比前，还包括：获取汽车车速和运动角速度，在车速在时间t内保持在预定车速以上，且角速度在预设角速度以内时，以GNSS获取的角度作为初始对准的参数。
5.如权利要求4所述的基于GNSS角度的初始对准优化方法，其特征在于，所述预设车速为60Km/h。
6.如权利要求4所述的基于GNSS角度的初始对准优化方法，其特征在于，所述预设角速度为1°/s。
7.如权利要求4所述的基于GNSS角度的初始对准优化方法，其特征在于，所述t＝10s。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811484496.9A CN109737985B (zh) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | 一种基于gnss角度的初始对准优化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811484496.9A CN109737985B (zh) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | 一种基于gnss角度的初始对准优化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109737985A CN109737985A (zh) | 2019-05-10 |
| CN109737985B true CN109737985B (zh) | 2020-08-25 |
Family
ID=66358488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811484496.9A Active CN109737985B (zh) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | 一种基于gnss角度的初始对准优化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109737985B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110987023B (zh) * | 2019-12-26 | 2021-09-21 | 成都路行通信息技术有限公司 | 一种惯性导航动态对准方法 |
| CN111289012B (zh) * | 2020-02-20 | 2021-10-01 | 北京邮电大学 | 一种传感器的姿态校准方法及装置 |
| CN111536996B (zh) * | 2020-05-14 | 2022-10-11 | 阿波罗智联(北京)科技有限公司 | 温漂的标定方法、装置、设备和介质 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6622091B2 (en) * | 2001-05-11 | 2003-09-16 | Fibersense Technology Corporation | Method and system for calibrating an IG/GP navigational system |
| US7089150B2 (en) * | 2004-09-23 | 2006-08-08 | Phillips Iii Robert B | Gyro based alignment system |
| US8670964B2 (en) * | 2009-10-15 | 2014-03-11 | American Gnc Corporation | Gyrocompass modeling and simulation system (GMSS) and method thereof |
| CN104422948A (zh) * | 2013-09-11 | 2015-03-18 | 南京理工大学 | 一种嵌入式组合导航系统及其方法 |
| CN105973243A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-09-28 | 广州飞歌汽车音响有限公司 | 一种车载惯性导航系统 |
| CN106950586A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-07-14 | 无锡卡尔曼导航技术有限公司 | 用于农机作业的gnss/ins/车辆组合导航方法 |
| CN107741240B (zh) * | 2017-10-11 | 2020-11-24 | 成都国卫通信技术有限公司 | 一种适用于动中通的组合惯导系统自适应初始对准方法 |
| CN108535755B (zh) * | 2018-01-17 | 2021-11-19 | 南昌大学 | 基于mems的gnss/imu车载实时组合导航方法 |
-
2018
- 2018-12-06 CN CN201811484496.9A patent/CN109737985B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109737985A (zh) | 2019-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109737985B (zh) | 一种基于gnss角度的初始对准优化方法 | |
| US10422658B2 (en) | Method, fusion filter, and system for fusing sensor signals with different temporal signal output delays into a fusion data set | |
| US7983842B2 (en) | Vehicular present position detection apparatus and program storage medium | |
| EP2400270B1 (en) | Track information generating device, track information generating method, and computer-readable storage medium | |
| JP6008124B2 (ja) | 車両方位検出方法および車両方位検出装置 | |
| US20100106451A1 (en) | Zero-Point Correction Apparatus and Method for an Angular Speed Sensor | |
| CN108931794B (zh) | 一种盲区车辆定位系统及其控制方法 | |
| US20200286245A1 (en) | Posture estimation method, posture estimation apparatus and computer readable storage medium | |
| KR101106048B1 (ko) | 센서오차의 작동 중 자동교정 방법과 이를 이용한 관성항법장치 | |
| CN110133694B (zh) | 基于双天线gnss航向和轮速辅助的车辆定位方法及系统 | |
| CN110553642B (zh) | 一种提高惯性制导精度的方法 | |
| US8229661B2 (en) | Hybrid inertial system with non-linear behaviour and associated method of hybridization by multi-hypothesis filtering | |
| JPH10307032A (ja) | ナビゲーション装置 | |
| CN108313330B (zh) | 一种基于增广Kalman滤波的卫星干扰力矩估计方法 | |
| CN111623779A (zh) | 一种适用于噪声特性未知的时变系统自适应级联滤波方法 | |
| CN108268960B (zh) | 驾驶轨迹优化系统 | |
| CN113203429A (zh) | 一种陀螺仪温度漂移误差的在线估计及补偿方法 | |
| CN113009173B (zh) | 一种高精度的车速计算方法 | |
| CN112797979B (zh) | 一种应用于agv的惯性姿态导航系统 | |
| JP2019082328A (ja) | 位置推定装置 | |
| CN112874529A (zh) | 基于事件触发状态估计的车辆质心侧偏角估计方法及系统 | |
| JPS63315371A (ja) | 運動体の基準位置を決定する方法及び装置 | |
| JP6620625B2 (ja) | 位置推定装置 | |
| CN116659496A (zh) | 激光测距仪与加速度计组合的机器人导航定位系统及方法 | |
| WO2021253212A1 (zh) | 一种获取车辆转向角的方法、装置、设备及存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |