CN110514220A

CN110514220A - 一种车辆里程校准方法、装置及存储介质

Info

Publication number: CN110514220A
Application number: CN201910896236.0A
Authority: CN
Inventors: 胡阳; 施忠继; 贾腾龙; 刘奋
Original assignee: Wuhan Zhonghai Data Technology Co Ltd
Current assignee: Wuhan Zhonghai Data Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-22
Filing date: 2019-09-22
Publication date: 2019-11-29

Abstract

本发明涉及一种车辆里程校准方法、装置及存储介质，属于汽车电子信息技术领域。该方法包括：基于轮式车辆的曲线运动模型，计算一定距离内车辆推算坐标与GPS定位坐标间的误差值；建立车辆里程的误差方程，根据误差值及误差方程，通过递推最小二乘法拟合误差参数；根据误差参数修正车辆里程。通过该方案可以递推校准车辆里程，保证能够车辆里程计数的准确。

Description

一种车辆里程校准方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及汽车电子信息技术领域，尤其涉及一种车辆里程校准方法、装置及存储介质。

背景技术

汽车使用时间越久，驾驶里程越长，车轮的磨损程度也就越严重，而车轮内气压、表面磨损程度都会改变车轮半径，进而影响轮速计计算车辆移动距离。在通过车辆里程计推算车辆轨迹及定位时，与实际GPS定位都会存在偏误差。

为解决里程计算不准导致车辆定位误差的问题，目前，较常根据车辆实际位置与理论位置的误差，产生补偿系数，来减小误差，但实际由车辆车轮磨损产生的影响，在直行与转弯时产生的误差波动大，单纯基于补偿系数进行里程校准效果不稳定，准确度不高，致使校准效果较差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种车辆里程校准方法、装置及存储介质，能快速准确的校准车辆里程，修正惯导及轮速计中数据。

在本发明实施例的第一方面，提供了一种车辆里程校准方法，包括：

基于轮式车辆的曲线运动模型，计算预定距离内车辆推算坐标与GPS定位坐标间的误差值；

建立车辆里程的误差方程，根据所述误差值及所述误差方程，通过递推最小二乘法拟合误差参数；

根据所述误差参数修正车辆里程。

在本发明实施例的第二方面，提供了一种车辆里程校准装置，包括：

计算模块，用于基于轮式车辆的曲线运动模型，计算预定距离内车辆推算坐标与GPS定位坐标间的误差值；

拟合模块，用于建立车辆里程的误差方程，根据所述误差值及所述误差方程，通过递推最小二乘法拟合误差参数；

修正模块，用于根据所述误差参数修正车辆里程。

在本发明实施例的第三方面，提供了一种装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例第一方面所述方法的步骤。

在本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例第一方面提供的所述方法的步骤。

本发明实施例的第五方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现本发明实施例第一方面提供的所述方法的步骤。

本发明实施例中，根据一定距离内车辆的推算坐标与GPS定位坐标之间的误差，以及车辆的误差方程，通过递推最小二乘法求解误差参数，进而对车辆里程进行校准。通过多次试验，结合递推最小二乘法可以保证误差参数的拟合得到预定精准度，从而提升里程校准的准确度等，并基于误差方程及运动方程充分考虑车轮磨损影响，修正惯导及车轮产生的影响，使得修正结果更可靠稳定。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种车辆里程校准方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种车辆里程校准装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种车辆里程校准方法、装置及存储介质，用于准确校准车辆里程误差。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1，本发明实施例提供的车辆里程校准方法的流程示意图，包括：

S101、基于轮式车辆的曲线运动模型，计算预定距离内车辆推算坐标与GPS定位坐标间的误差值；

所述里程计可以根据车轮转速计算车辆前进距离，同时可以计算车辆转角角度。所述运动模型为基于车轮速度与车轮直径计算车辆行驶的运动模型。所述GPS定位为差分GPS定位，相对于普通定位方法，结果更精准。

示例性的，分别假设两个相邻时刻车辆的位姿，进而设定两相邻时刻移动车辆绕圆弧运动的角度为θ，两相邻时刻移动机器航向角的变化量为θ₃，左右轮之间的间距为l，右轮比左轮多走的距离为d，移动车辆圆弧运动的半径为r，车辆的前进速度是为v，转向角速度为ω，左轮速度为v_l，右轮速度为v_r。

则车辆前进的速度等于左右轮速度的平均值：

车辆航向角的变化的角速度为：

车辆圆弧运动的半径为：

同时存在：θ₃＝θ₂＝θ

车辆相对于初始位置的x轴和y轴的增量为：

dx＝r*(1-cosθ)

dy＝r*sinθ

根据车辆的航迹推算公式可以得到：

其中[x y θ]是当前车辆的位姿，[dx dy dθ]是运动学的增量，x和y为车辆二维坐标位置。所述当前车辆位姿[x y θ]基于前一时刻位姿确定，前一时刻位姿可以表示为[x yθ]或[x_i-1 y_i-1 θ_i-1]。

S102、建立车辆里程的误差方程，根据所述误差值及所述误差方程，通过递推最小二乘法拟合误差参数；

基于一定距离内对车辆行驶坐标的推定，可以建立误差方程，具体的：

在航迹推算公式的基础上，建立误差方程为

其中，是位置和角度的误差量，[x y θ]表示车辆当前时刻的位姿，[dxdy dθ]是运动学的增量，θ是两相邻时刻移动车辆绕圆弧运动的角度。

所述递推最小二乘法可以在每次取到新的观测数据后，在前一次估算结果的基础上，利用新的观测数据根据递推算法对前次估算结果进行不断修正，随着新观测数据的引入，可以调整参数估计值至预定精确程度为止。在本实施例中，根据连续多次数据观测，通过递推最小二乘法可以不断计算修正误差参数值，使误差参数精确度得到较大程度提升。

具体的，将车辆组合惯导的输入数据作为真值将里程计测量的数据设定为u_i，则存在线性关系方程：

当所述线性关系方程为超定方程，通过递推最小二乘法求解超定方程组，得到误差参数。

线性方程组可以写成矩阵形式，如Ax＝b，假设A为m行n列矩阵，x是n行1列的矩阵。当m>n时，构成超定方程组，超定方程组通常没有精确的解，但可以用最小二乘等方法来求其的通解。通解的形式为:

x^*＝(A^TA)^-1 A^Tb

对应的，x表示A表示B表示根据超定方程组通解的求解，可以得到拟合的误差参数。

S103、根据所述误差参数修正车辆里程。

根据求解得到的误差参数，修正车辆的里程计算。

具体的，将误差参数代入车辆惯导系统和轮速计中，修正由车辆轮距、车轮直径引起的误差。车辆的里程误差主要由车轮的磨损对轮距及轮直径的影响引起，修正车轮误差可以保证里程计数的准确。

进一步的，根据组合惯导的输出，理论上的轮径、轮距及测量的轮速，代入误差方程，可以得到实际修正的轮距、左右轮径和拟合矩阵。

需要注意的是，本实施例中可以采用经典的UMBmark方法。使车辆沿正方形轨迹(如边长40m×40m)运动，通过测量末端点与预计的末端点之间的差来进行标定推算坐标与差分GPS定位坐标间的误差值。

示例性的，测量过程如下：首先，测量车辆的绝对位置，同步惯导和里程计的采样时间；然后使车辆顺时针通过一个40m×40m的正方形路径，并确保车辆走过40米的直线位移后停下；在每个正方形路径的拐角处做90°的定点旋转，并确保车辆慢慢地移动以避免轮子打滑；车辆返回到起始位置后测量车辆的绝对位置；再计算车辆起始点和终点位置差值；重复以上实验过程获得4次实验结果；然后可以再在逆时针方向重复以上步骤；最后记录组合惯导和里程计的输出数据，进行离线校准。

本实施例提供的方法，基于推算位置与实际定位位置间的误差，建立误差方程，通过递推最小二乘法可以准确计算得到误差参数，进而保证对车辆里程的准确修正。

实施例二：

图2为本发明实施例二提供的车辆里程校准装置的结构示意图，包括：

计算模块210，用于基于轮式车辆的曲线运动模型，计算预定距离内车辆推算坐标与GPS定位坐标间的误差值；

可选的，所述基于轮式车辆里程计的运动模型包括：

根据所述运动模型及车辆当前位置，计算车辆推算坐标：

其中，[x y θ]是当前车辆的位姿，[dx dy dθ]是运动学的增量，对于车辆位置(x,y)的运动学增量存在dθ是两相邻时刻车辆绕圆弧运动的角度，r是车辆圆弧运动的半径。

拟合模块220，用于建立车辆里程的误差方程，根据所述误差值及所述误差方程，通过递推最小二乘法拟合误差参数；

可选的，所述建立误差方程具体为：

可选的，所述根据所述误差值，通过递推最小二乘法拟合误差参数具体为：

将车辆组合惯导的输入数据作为真值将里程计测量的数据设定为u_i，则存在线性关系方程：

修正模块230，用于根据所述误差参数修正车辆里程。

可选的，所述基于误差参数修正车辆里程包括：

将误差参数代入车辆惯导系统和轮速计中，修正由车辆轮距、车轮直径引起的误差。

通过本实施例的装置，可以准确快速进行车辆里程校准，修正组合惯导及轮速计误差影响。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括步骤S101至S103，所述的存储介质包括如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种车辆里程校准方法，其特征在于，包括：

根据所述误差参数修正车辆里程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于轮式车辆里程计的运动模型包括：

根据所述运动模型及车辆当前位置，计算车辆推算坐标：

其中，[x y θ]是当前车辆的位姿，[dx dy dθ]是运动学的增量，对于车辆位置(x,y)的运动学增量存在dθ表示角度增量，θ是两相邻时刻车辆绕圆弧运动的角度，r为车辆圆弧运动的半径。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述建立误差方程具体为：

其中，[ε_x ε_y ε_θ]是位置和角度的误差量，[x y θ]表示车辆当前时刻的位姿，[dx dy dθ]是车辆位置及角度的运动学增量，x和y表示车辆的二维坐标位置，θ是两相邻时刻移动车辆绕圆弧运动的角度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述误差值，通过递推最小二乘法拟合误差参数具体为：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于误差参数修正车辆里程包括：

6.一种车辆里程校准装置，其特征在于，包括：

修正模块，用于根据所述误差参数修正车辆里程。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述基于轮式车辆里程计的运动模型包括：

根据所述运动模型及车辆当前位置，计算车辆推算坐标：

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述根据所述误差值，通过递推最小二乘法拟合误差参数具体为：

9.一种装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述车辆里程校准方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述车辆里程校准方法的步骤。