CN111337051B - 车辆加速度计前进轴标定的方法及装置 - Google Patents

车辆加速度计前进轴标定的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种车辆加速度计前进轴标定的方法及装置，涉及智能交通领域，具体包括：基于路线的实际坡度与车辆中加速度计的三个轴的加速度数据，以及车辆在坡道行驶时加速度满足的运动学方程，分别确定三个轴的正反向实时坡度与实际坡度的方向的一致性，进而将第一时间段内三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴。本申请实施例可以基于路线的实际坡度数据和车辆的行驶数据实现对车辆加速度计前进轴的标定，不需要依赖车辆供应商的标注数据。

Description

车辆加速度计前进轴标定的方法及装置
技术领域
本申请涉及数据处理技术领域的智能交通，尤其涉及一种车辆加速度计前进轴标定的方法及装置。
背景技术
坡度是地形变化的重要体现，利用坡度可以准确识别高架桥区、带坡度的平行路段等，因此，在导航中利用坡度可以提高上下坡路段的导航绑路成功率。实际应用中，车载导航设备可以通过车辆的加速度计和车速来计算坡度，具体的，需要知道车辆的加速度计的前进轴方向，才能获得准确的坡度。
现有技术中，车辆的加速度计的前进轴通常是由生产车辆的车辆供应商标注的，且标定参数一般严格保密且不对外公开。而车辆导航通常是地图供应商提供的，由于地图供应商无法获取加速度计的标定参数，从而无法计算坡度，最终导致无法得到准确的导航路线。
发明内容
本申请实施例提供一种车辆加速度计前进轴标定的方法及装置，以解决现有技术中识别交通信号灯的准确度不高的技术问题。
本申请实施例第一方面提供一种车辆加速度计前进轴标定的方法，包括：
在识别车辆行驶到具有坡度的路线的情况下，获取所述具有坡度的路线的实际坡度；分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的加速度数据；所述三个轴为第一轴、第二轴和第三轴；基于所述三个轴的加速度数据以及运动学方程，分别计算所述第一轴的正反向实时坡度、所述第二轴的正反向实时坡度和所述第三轴的正反向实时坡度；所述运动学方程为车辆在坡道行驶时加速度满足的运动学方程；确定所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；将第一时间段内所述三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴。这样，可以基于路线的实际坡度数据和车辆的行驶数据实现对车辆加速度计前进轴的标定，不需要依赖车辆供应商的标注数据。
一种可能的实现方式中，在分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的加速度数据之前，还包括：分别统计第二时间段内所述加速度计的三个轴的平均值；所述分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的加速度数据包括：分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的当前加速度数据；分别将所述三个轴的当前加速度数据减去所述三个轴对应的所述平均值，得到所述三个轴的加速度数据。这样，在计算三轴的正反向实时坡度时分别将三个轴的当前加速度数据减去三个轴对应的平均值，可以消除该夹角对坡度计算的影响，得到准确的正反向实时坡度。
一种可能的实现方式中，所述将第一时间段内所述三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴，包括：在所述第一时间段内多次测量所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；分别统计所述第一时间段内所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向一致的三个一致性概率值；将所述三个一致性概率值中最大的一致性概率值对应的轴标定为前进轴。这样，可以确保多次获取的轴及其方向都一致，从而可以得到较准确的标定结果。
一种可能的实现方式中，所述运动学方程包括：
mka1＝ma2+mgsinH
Figure BDA0002414027820000021
Figure BDA0002414027820000022
其中，对于所述三个轴中的任一个轴，g为重力加速度，m为所述车辆的质量，a1为所述任一个轴的加速度数据；a2为所述任一个轴沿车身前进方向的纵向加速度，t1、t2分别代表前后两个时刻，其对应的车速V1、V2；k表示所述加速度计的前进轴与车速方向是否一致，所述加速度计的前进轴与车速方向一致，则k为1，H为所述任意一个轴的正向实时坡度；所述加速度计的前进轴与车速方向相反，则k为-1，H为所述任意一个轴的反向实时坡度。
一种可能的实现方式中，在所述实际坡度为上坡的情况下，所述实际坡度的值为正数，在所述实际坡度为下坡的情况下，所述实际坡度的值为负数；
所述确定所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性，包括：对于所述三个轴中的任一个轴，依据所述实际坡度、所述任一个轴的正向实时坡度与坡度阈值的比较，确定所述任一个轴的正向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；依据所述实际坡度、所述任一个轴的反向实时坡度与坡度阈值的比较，确定所述任一个轴的反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性。
一种可能的实现方式中，所述在识别车辆行驶到具有坡度的路线的情况下，获取所述路线的实际坡度，包括：向所述车辆发送导航路线；在定位到所述车辆行驶到所述导航路线中具有坡度的路线的情况下，从预先获取的、用于存储坡度数据的数据库中获取所述路线的实际坡度。
一种可能的实现方式中，在所述车辆行驶时，根据所述标定的前进轴和所述标定的前进轴的方向，计算所述车辆行驶的当前路线的坡度。这样，可以利用标定前进轴的车辆实现对各路线的坡度数据的采集，可以丰富地图中的路线数据，在后续规划导航路线时，可以利用路线的坡度提高上下坡路段的导航绑路成功率。
一种可能的实现方式中，还包括:依据所述标定的前进轴分别标定所述三个轴中的重力加速度轴和方向轴；利用所述加速度计中的三个轴的加速度定位所述车辆的行驶方向；利用所述车辆的行驶方向为所述车辆规划导航路线。这样，基于车辆加速度计中三个轴对应的加速度数据可以预测车辆的行驶意图，定位车辆的行驶方向，从而可以为车辆规划准确的导航路线。
本申请实施例第二方面提供一种车辆加速度计前进轴标定的装置，包括：
获取模块，用于在识别车辆行驶到具有坡度的路线的情况下，获取所述具有坡度的路线的实际坡度；
所述获取模块，还用于分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的加速度数据；所述三个轴为第一轴、第二轴和第三轴；
计算模块，用于基于所述三个轴的加速度数据以及运动学方程，分别计算所述第一轴的正反向实时坡度、所述第二轴的正反向实时坡度和所述第三轴的正反向实时坡度；所述运动学方程为车辆在坡道行驶时加速度满足的运动学方程；
所述计算模块，还用于确定所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；
标定模块，用于将第一时间段内所述三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴。
一种可能的实现方式中，还包括：
统计模块，用于分别统计第二时间段内所述加速度计的三个轴的平均值；
所述获取模块，具体用于分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的当前加速度数据；分别将所述三个轴的当前加速度数据减去所述三个轴对应的所述平均值，得到所述三个轴的加速度数据。
一种可能的实现方式中，所述标定模块，具体用于：
在所述第一时间段内多次测量所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；
分别统计所述第一时间段内所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向一致的三个一致性概率值；
将所述三个一致性概率值中最大的一致性概率值对应的轴标定为前进轴。
一种可能的实现方式中，所述运动学方程包括：
mka1＝ma2+mgsinH
Figure BDA0002414027820000041
Figure BDA0002414027820000042
其中，对于所述三个轴中的任一个轴，g为重力加速度，m为所述车辆的质量，a1为所述任一个轴的加速度数据；a2为所述任一个轴沿车身前进方向的纵向加速度，t1、t2分别代表前后两个时刻，其对应的车速V1、V2；k表示所述加速度计的前进轴与车速方向是否一致，所述加速度计的前进轴与车速方向一致，则k为1，H为所述任意一个轴的正向实时坡度；所述加速度计的前进轴与车速方向相反，则k为-1，H为所述任意一个轴的反向实时坡度。
一种可能的实现方式中，在所述实际坡度为上坡的情况下，所述实际坡度的值为正数，在所述实际坡度为下坡的情况下，所述实际坡度的值为负数；所述计算模块，具体用于：对于所述三个轴中的任一个轴，依据所述实际坡度、所述任一个轴的正向实时坡度与坡度阈值的比较，确定所述任一个轴的正向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；依据所述实际坡度、所述任一个轴的反向实时坡度与坡度阈值的比较，确定所述任一个轴的反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性。
一种可能的实现方式中，所述获取模块，具体用于：向所述车辆发送导航路线；在定位到所述车辆行驶到所述导航路线中具有坡度的路线的情况下，从预先获取的、用于存储坡度数据的数据库中获取所述路线的实际坡度。
一种可能的实现方式中，所述计算模块，还用于在所述车辆行驶时，根据所述标定的前进轴和所述标定的前进轴的方向，计算所述车辆行驶的当前路线的坡度。
一种可能的实现方式中，所述标定模块，还用于依据所述标定的前进轴分别标定所述三个轴中的重力加速度轴和方向轴；所述计算模块，还用于利用所述加速度计中的三个轴的加速度定位所述车辆的行驶方向；利用所述车辆的行驶方向为所述车辆规划导航路线。
本申请实施例第三方面提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如前述第一方面任一项所述的方法。
本申请实施例第四方面提供一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行如前述第一方面中任一项所述的方法。
综上所述，本申请实施例相对于现有技术的有益效果：
本申请实施例中提供了一种车辆加速度计前进轴标定的方法及装置，可以基于路线的实际坡度数据和车辆的行驶数据实现对车辆加速度计前进轴的标定，不需要依赖车辆供应商的标注数据。具体的，可以基于路线的实际坡度与车辆中加速度计的三个轴的加速度数据，以及车辆在坡道行驶时加速度满足的运动学方程，分别确定三个轴的正反向实时坡度与实际坡度的方向的一致性，进而将第一时间段内三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴。
附图说明
图1为本申请实施例提供的车辆加速度计前进轴标定的方法适用的系统架构示意图；
图2为本申请实施例提供的车辆加速度计前进轴标定的方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的车辆加速度计前进轴标定装置的结构示意图；
图4是用来实现本申请实施例的车辆加速度计前进轴标定的方法的电子设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本申请实施例的方法可以应用于车辆、车辆的车载终端、或与车辆通信的服务器或终端中。其中，车辆可以是承载人和/或物并且通过发动机等动力系统移动的任何类型的车辆，包括但不限于轿车、卡车、巴士、电动车、房车等等。车辆可以是由人员驾驶的车辆。车辆也可以是具有一定自动驾驶能力的车辆。本申请实施例对车辆不作具体限定。
本申请实施例所描述的加速度计(也可以称为加速度传感器)可以是三轴加速度计。加速度计是惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)的主要元件。加速度计的三个轴可以为前进轴、重力加速度轴和方向轴，基于车辆加速度计中三个轴对应的加速度数据可以预测车辆的行驶意图，定位车辆的行驶方向，从而可以为车辆规划准确的导航路线。实际应用中，在标定了前进轴后，可以采用任意惯用的方式便捷的标定重力加速度轴和方向轴，本申请实施例对标定重力加速度轴和方向轴的具体方式不作限定。可以理解，加速度计的三个轴也可能被定义为其他的名称，本申请实施例对此不作具体限定。
本申请实施例所描述的正反向实时坡度是正向实时坡度和反向实时坡度的总称。三个轴的正反向实时坡度，与加速度计前进轴和车速方向的一致性相关，在假设加速度计前进轴和车速方向的一致时，可以计算得到三个轴的正向实时坡度。在假设加速度计前进轴和车速方向的相反时，可以计算得到三个轴的反向实时坡度。具体的计算方法将在后续实施例中详细说明，在此不再赘述。
本申请实施例所描述的坡度可以为正值，也可以为负值，也可以为0。例如，如果该路线为下坡，坡度可以为正值，如果路线为下坡，坡度可以为负值，如果路线坡度较小，坡度可以为0。
如图1所示，图1为本申请实施例提供的方法所适用的应用场景架构示意图。
本申请实施例可以应用在智能交通场景下，也可以应用在车联网的应用场景中等。
其中，如图1所示的车辆11为了进行车联网通信，可以在车辆上设置车载终端(或称为：车联网终端或者车辆到一切(vehicle to everything，简称：V2X)通信装置等)，通过所设置的车载终端，图中的车辆11可以与其他车辆进行车与车(vehicle to vehicle，简称：V2V)通信，与其他行人进行车与行人(vehicle to pedestrian，简称：V2P)通信，与其他路侧基础设备进行车与基础设施(vehicle to infrastructure，简称：V2I)通信，或者通信网络进行车与网络(vehicle to network，简称：V2N)通信等。车载终端能够实现车辆与行人、其他车辆、路侧设备、网络之间的全方位连接和高效信息交互，实现信息服务、交通安全、交通效率等车联网功能。例如，车载终端可以与驾驶员的手机连接后，驾驶员可以使用车载终端播放音乐、地图导航、接打电话等。
在一种可能的应用场景中，车辆11可以设置车载终端和摄像头，基于摄像头对周围环境的感知等识别到车辆行驶到具有坡度的路线中，进而车辆11的车载终端可以从服务器12中获取该具有坡度的路线的实际坡度，进而车辆11的车载终端可以基于路线的实际坡度与车辆中加速度计的三个轴的加速度数据，以及车辆在坡道行驶时加速度满足的运动学方程，分别确定三个轴的正反向实时坡度与实际坡度的方向的一致性，进而将第一时间段内三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴。在该实现方式中，车辆11可以基于路线的实际坡度数据和车辆的行驶数据实现对车辆加速度计前进轴的标定，不需要依赖车辆供应商的标注数据。
在另一种可能的应用场景中，服务器12可以向车辆11发送导航路线，并实时获取车辆的位置，在定位到车辆行驶到具有坡度的路线中时，服务器12可以从数据库等位置获取该具有坡度的路线的实际坡度，进而服务器12可以基于路线的实际坡度与车辆11中加速度计的三个轴的加速度数据，以及车辆在坡道行驶时加速度满足的运动学方程，分别确定三个轴的正反向实时坡度与实际坡度的方向的一致性，进而将第一时间段内三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴。在该实现方式中，服务器12可以基于路线的实际坡度数据和车辆的行驶数据实现对车辆加速度计前进轴的标定，不需要依赖车辆供应商的标注数据。
可以理解，具体应用中，服务器的数量可以为大于或等于1的任意值，本申请实施例也可能应用在其他的应用场景中，本申请实施例对此不作具体限定。
如图2所示，图2为本申请实施例提供的车辆加速度计前进轴标定的方法的流程示意图。该方法具体可以包括：
S101：在识别车辆行驶到具有坡度的路线的情况下，获取所述具有坡度的路线的实际坡度。
一种可能的实现方式中，可以基于车辆的摄像头或陀螺系等设备识别车辆周围的环境，进而识别车辆是否行驶到具有坡度的路线，在识别车辆行驶到具有坡度的路线的情况下，可以从存储空间(例如数据库等)获取预先测量并存储的该路线的坡度数据。
另一种可能的实现方式中，车辆可以向地图服务器请求导航，地图服务器向车辆发送导航路线；导航过程中，车辆按照规划路线行驶，在定位到车辆行驶到具有坡度的路线时，可以从预先获取的、用于存储坡度数据的数据库中获取该路线的实际坡度，数据库可以设置在地图服务器中，或其他任意的服务器中，本申请实施例对此不作具体限定。
可以理解，实际应用中，还可以采用其他任意的方式识别车辆到具有坡度的路线，并且获取该路线的实际坡度，本申请实施例对此不作具体限定。
S102：分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的加速度数据；所述三个轴为第一轴、第二轴和第三轴。
本申请实施例中，加速度计的三个轴可以在车辆行驶中测量车辆分别对应于该三个轴的加速数据，并将三个轴的加速数据存储在制定位置，因此，车辆加速度计的三个轴的加速度数据可以从车辆中用于存储加速度数据的位置获取，本申请实施例对三个轴的具体加速度数据，以及存储加速度数据的位置不作具体限定。
S103：基于所述三个轴的加速度数据以及运动学方程，分别计算所述第一轴的正反向实时坡度、所述第二轴的正反向实时坡度和所述第三轴的正反向实时坡度；所述运动学方程为车辆在坡道行驶时加速度满足的运动学方程。
车辆在上坡或下坡行驶时，加速度计测得的加速度实际上是汽车纵向加速度与重力加速度沿坡道分量之和，因此满足车辆在坡道行驶时加速度满足的运动学方程。
本申请实施例中，可以根据三个轴的加速度数据以及运动学方程，分别计算第一轴的正反向实时坡度、第二轴的正反向实时坡度和第三轴的正反向实时坡度。
示例性的，所述运动学方程包括：
mka1＝ma2+mgsinH
Figure BDA0002414027820000091
Figure BDA0002414027820000092
其中，对于所述三个轴中的任一个轴，g为重力加速度，m为所述车辆的质量，a1为所述任一个轴的加速度数据；a2为所述任一个轴沿车身前进方向的纵向加速度，t1、t2分别代表前后两个时刻，其对应的车速V1、V2；k表示所述加速度计的前进轴与车速方向是否一致，所述加速度计的前进轴与车速方向一致，则k为1，H为所述任意一个轴的正向实时坡度；所述加速度计的前进轴与车速方向相反，则k为-1，H为所述任意一个轴的反向实时坡度。
本申请实施例中，可以分别获取t1时刻的车速V1，以及t2时刻的车速V2，对于三个轴中的任意一个轴，可以将该轴的加速度数据带入上述公式中，从而可以分别得到三个轴各自的正向实时坡度和反向实时坡度。
S104：确定所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性。
本申请实施例中，对于三个轴中的任意一个轴，可以将该轴的正向实时坡度的方向与实际坡度的方向比较，判断该轴的正向实时坡度的方向与实际坡度的方向是否一致，例如，若该轴的正向实时坡度为正值，可以表示该轴的正向实时坡度计算为上坡，实际坡度若也为上坡，可以认为该轴的正向实时坡度的方向与实际坡度的方向一致，否则不一致。
S105：将第一时间段内所述三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴。
本申请实施例中，第一时间段的具体值可以根据实际应用场景确定，在第一时间段内，可以多次依据S102至S104计算三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性，三个轴中正向实时坡度或反向实时坡度与实际坡度的方向一致性越高，说明该轴是前进轴的可能越大，进而可以将该段时间内三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴。
综上所述，本申请实施例中提供了一种车辆加速度计前进轴标定的方法及装置，可以基于路线的实际坡度数据和车辆的行驶数据实现对车辆加速度计前进轴的标定，不需要依赖车辆供应商的标注数据。具体的，可以基于路线的实际坡度与车辆中加速度计的三个轴的加速度数据，以及车辆在坡道行驶时加速度满足的运动学方程，分别确定三个轴的正反向实时坡度与实际坡度的方向的一致性，进而将第一时间段内三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴。
在图2对应的实施例的基础上，一种可能的实现方式中，S102之前，还包括：分别统计第二时间段内所述加速度计的三个轴的平均值；S102的分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的加速度数据包括：分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的当前加速度数据；分别将所述三个轴的当前加速度数据减去所述三个轴对应的所述平均值，得到所述三个轴的加速度数据。
本申请实施例中，第二时间段的具体值可以根据实际应用场景确定，导航过程中，可以实时接收加速度计三个轴的数据，并统计第二时间段内(如5分钟)各轴对应的平均值，例如可以分别记为abase1、abase2、abase3。这些平均值反映了加速度计前进轴方向与车速方向的夹角关系。在计算三轴的正反向实时坡度时分别将三个轴的当前加速度数据减去三个轴对应的平均值，可以消除该夹角对坡度计算的影响，得到准确的正反向实时坡度。
在图2对应的实施例的基础上，一种可能的实现方式中，在所述实际坡度为上坡的情况下，所述实际坡度的值为正数，在所述实际坡度为下坡的情况下，所述实际坡度的值为负数；S104的确定所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性，包括：对于所述三个轴中的任一个轴，依据所述实际坡度、所述任一个轴的正向实时坡度与坡度阈值的比较，确定所述任一个轴的正向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；依据所述实际坡度、所述任一个轴的反向实时坡度与坡度阈值的比较，确定所述任一个轴的反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性。
其中，坡度阈值可以是用于判定是否存在坡度的参考，例如，在坡度小于坡度阈值时，可以认为不存在坡度，坡度阈值可以设定为0-3的任意值等，本申请实施例对此不作具体限定。
示例性的，前位置三轴的正向实时坡度，记为Pn(n＝1,2,3)；当前位置三轴的反向实时坡度，记为Qn(n＝1,2,3)；路线的实际坡度记为P0；坡度阈值记为T；用于表示三轴的正向实时坡度的方向与实际坡度的方向的一致性的一致性参数记为Kn(n＝1,2,3)；用于表示三轴的反向实时坡度的方向与实际坡度的方向的一致性的一致性参数记为Ln(n＝1,2,3)。
则Kn(n＝1,2,3)的计算可以为：
若P0＝0，-T<Pn<T，则Kn＝1,否则Kn＝-1；
若P0>0，Pn>＝T，则Kn＝1；
若P0>0,-T<Pn<T,则Kn＝0；
若P0>0，Pn<＝-T，则Kn＝-1；
若P0<0，Pn<＝-T，则Kn＝1；
若P0<0,-T<Pn<T,则Kn＝0；
若P0<0，Pn>＝T，则Kn＝-1。
其中，Kn＝1可以表示正向实时坡度的方向与实际坡度的方向一致；Kn＝0可以表示正向实时坡度的方向与实际坡度的方向的一致未知；Kn＝-1可以表示正向实时坡度的方向与实际坡度的方向不一致。
Ln(n＝1,2,3)的计算可以为：
若P0＝0，-T<Qn<T，则Ln＝1,否则Ln＝-1；
若P0>0，Qn>＝T，则Ln＝1；
若P0>0,-T<Qn<T,则Ln＝0；
若P0>0，Qn<＝-T，则Ln＝-1；
若P0<0，Qn<＝-T，则Ln＝1；
若P0<0,-T<Qn<T,则Ln＝0；
若P0<0，Qn>＝T，则Ln＝-1。
其中，Ln＝1可以表示反向实时坡度的方向与实际坡度的方向一致；Ln＝0可以表示反向实时坡度的方向与实际坡度的方向的一致未知；Ln＝-1可以表示反向实时坡度的方向与实际坡度的方向不一致。
在图2对应的实施例的基础上，一种可能的实现方式中，S105的所述将第一时间段内所述三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴，包括：在所述第一时间段内多次测量所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；分别统计所述第一时间段内所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向一致的三个一致性概率值；将所述三个一致性概率值中最大的一致性概率值对应的轴标定为前进轴。
本申请实施例中，可以在第一时间段内多次依据S102至S104计算三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性，并分别统计第一时间段内三个轴的正反向实时坡度与实际坡度的方向一致的三个一致性概率值。例如，对一定周期内三轴的正反向实时坡度方向(Kn，Ln,n＝1,2,3)分别进行统计，获取坡度方向值0，-1，1对应的概率，方向值为1的概率记为对应该轴的正向实时坡度或反向实时坡度方向的一致性概率值(或称为一致性统计值)。一致性概率值，说明该轴是前进轴的可能越大，进而可以将该段时间内一致性概率值最大的轴标定为前进轴。
具体应用中，可以重复S102-S105的过程，确保多次获取的轴及其方向都一致，则停止自标定过程，并输出标定结果，从而可以得到较准确的标定结果。
在图2对应的实施例的基础上，一种可能的实现方式中，S105之后，还可以包括：在所述车辆行驶时，根据所述标定的前进轴和所述标定的前进轴的方向，计算所述车辆行驶的当前路线的坡度。
本申请实施例中，在车辆中标定了前进轴后，可以依据标定的前进轴、前进轴的方向以及车速等参数，采用任意可能实现的方式，计算车辆行驶的当前路线的坡度，从而利用该车辆实现对各路线的坡度数据的采集，可以丰富地图中的路线数据，在后续规划导航路线时，可以利用路线的坡度提高上下坡路段的导航绑路成功率。
在图2对应的实施例的基础上，一种可能的实现方式中，S105之后，还可以包括：依据所述标定的前进轴分别标定所述三个轴中的重力加速度轴和方向轴；利用所述加速度计中的三个轴的加速度定位所述车辆的行驶方向；利用所述车辆的行驶方向为所述车辆规划导航路线。
实际应用中，在标定了前进轴后，可以采用任意惯用的方式便捷的标定重力加速度轴和方向轴，本申请实施例对标定重力加速度轴和方向轴的具体方式不作限定。基于车辆加速度计中三个轴对应的加速度数据可以预测车辆的行驶意图，定位车辆的行驶方向，从而可以为车辆规划准确的导航路线。
图3为本申请提供的车辆加速度计前进轴标定的装置一实施例的结构示意图。如图3所示，本实施例提供的车辆加速度计前进轴标定的装置包括：
获取模块31，用于在识别车辆行驶到具有坡度的路线的情况下，获取所述具有坡度的路线的实际坡度；
所述获取模块31，还用于分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的加速度数据；所述三个轴为第一轴、第二轴和第三轴；
计算模块32，用于基于所述三个轴的加速度数据以及运动学方程，分别计算所述第一轴的正反向实时坡度、所述第二轴的正反向实时坡度和所述第三轴的正反向实时坡度；所述运动学方程为车辆在坡道行驶时加速度满足的运动学方程；
所述计算模块32，还用于确定所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；
标定模块33，用于将第一时间段内所述三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴。
一种可能的实现方式中，还包括：
统计模块，用于分别统计第二时间段内所述加速度计的三个轴的平均值；
所述获取模块，具体用于分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的当前加速度数据；分别将所述三个轴的当前加速度数据减去所述三个轴对应的所述平均值，得到所述三个轴的加速度数据。
一种可能的实现方式中，所述标定模块，具体用于：
在所述第一时间段内多次测量所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；
分别统计所述第一时间段内所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向一致的三个一致性概率值；
将所述三个一致性概率值中最大的一致性概率值对应的轴标定为前进轴。
一种可能的实现方式中，所述运动学方程包括：
mka1＝ma2+mgsinH
Figure BDA0002414027820000141
Figure BDA0002414027820000142
其中，对于所述三个轴中的任一个轴，g为重力加速度，m为所述车辆的质量，a1为所述任一个轴的加速度数据；a2为所述任一个轴沿车身前进方向的纵向加速度，t1、t2分别代表前后两个时刻，其对应的车速V1、V2；k表示所述加速度计的前进轴与车速方向是否一致，所述加速度计的前进轴与车速方向一致，则k为1，H为所述任意一个轴的正向实时坡度；所述加速度计的前进轴与车速方向相反，则k为-1，H为所述任意一个轴的反向实时坡度。
一种可能的实现方式中，在所述实际坡度为上坡的情况下，所述实际坡度的值为正数，在所述实际坡度为下坡的情况下，所述实际坡度的值为负数；所述计算模块，具体用于：对于所述三个轴中的任一个轴，依据所述实际坡度、所述任一个轴的正向实时坡度与坡度阈值的比较，确定所述任一个轴的正向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；依据所述实际坡度、所述任一个轴的反向实时坡度与坡度阈值的比较，确定所述任一个轴的反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性。
一种可能的实现方式中，所述获取模块，具体用于：向所述车辆发送导航路线；在定位到所述车辆行驶到所述导航路线中具有坡度的路线的情况下，从预先获取的、用于存储坡度数据的数据库中获取所述路线的实际坡度。
一种可能的实现方式中，所述计算模块，还用于在所述车辆行驶时，根据所述标定的前进轴和所述标定的前进轴的方向，计算所述车辆行驶的当前路线的坡度。
一种可能的实现方式中，所述标定模块，还用于依据所述标定的前进轴分别标定所述三个轴中的重力加速度轴和方向轴；所述计算模块，还用于利用所述加速度计中的三个轴的加速度定位所述车辆的行驶方向；利用所述车辆的行驶方向为所述车辆规划导航路线。
本申请实施例中提供了一种车辆加速度计前进轴标定的方法及装置，可以基于路线的实际坡度数据和车辆的行驶数据实现对车辆加速度计前进轴的标定，不需要依赖车辆供应商的标注数据。具体的，可以基于路线的实际坡度与车辆中加速度计的三个轴的加速度数据，以及车辆在坡道行驶时加速度满足的运动学方程，分别确定三个轴的正反向实时坡度与实际坡度的方向的一致性，进而将第一时间段内三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴。
本申请各实施例提供的车辆加速度计前进轴标定的装置可用于执行如前述各对应的实施例所示的方法，其实现方式与原理相同，不再赘述。
根据本申请的实施例，本申请还提供了一种电子设备和一种可读存储介质。
如图4所示，是根据本申请实施例的车辆加速度计前进轴标定的方法的电子设备的框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。
如图4所示，该电子设备包括：一个或多个处理器401、存储器402，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在电子设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在其它实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个电子设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图4中以一个处理器401为例。
存储器402即为本申请所提供的非瞬时计算机可读存储介质。其中，所述存储器存储有可由至少一个处理器执行的指令，以使所述至少一个处理器执行本申请所提供的车辆加速度计前进轴标定的方法。本申请的非瞬时计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行本申请所提供的车辆加速度计前进轴标定的方法。
存储器402作为一种非瞬时计算机可读存储介质，可用于存储非瞬时软件程序、非瞬时计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的车辆加速度计前进轴标定的方法对应的程序指令/模块(例如，附图3所示的获取模块31、计算模块32和标定模块33)。处理器401通过运行存储在存储器402中的非瞬时软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的车辆加速度计前进轴标定的方法。
存储器402可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据车辆加速度计前进轴标定的电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器402可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些实施例中，存储器402可选包括相对于处理器401远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至车辆加速度计前进轴标定的电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
车辆加速度计前进轴标定的方法的电子设备还可以包括：输入装置403和输出装置404。处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
输入装置403可接收输入的数字或字符信息，以及产生与车辆加速度计前进轴标定的电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等输入装置。输出装置404可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，LED)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。该显示设备可以包括但不限于，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器和等离子体显示器。在一些实施方式中，显示设备可以是触摸屏。
此处描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、专用ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
这些计算程序(也称作程序、软件、软件应用、或者代码)包括可编程处理器的机器指令，并且可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。如本文使用的，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何计算机程序产品、设备、和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑装置(PLD))，包括，接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何信号。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。
根据本申请实施例的技术方案，可以基于路线的实际坡度数据和车辆的行驶数据实现对车辆加速度计前进轴的标定，不需要依赖车辆供应商的标注数据。具体的，可以基于路线的实际坡度与车辆中加速度计的三个轴的加速度数据，以及车辆在坡道行驶时加速度满足的运动学方程，分别确定三个轴的正反向实时坡度与实际坡度的方向的一致性，进而将第一时间段内三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (18)

1.一种车辆加速度计前进轴标定的方法，其特征在于，所述方法包括：
在识别车辆行驶到具有坡度的路线的情况下，获取所述具有坡度的路线的实际坡度；
分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的加速度数据；所述三个轴为第一轴、第二轴和第三轴；
基于所述三个轴的加速度数据以及运动学方程，分别计算所述第一轴的正反向实时坡度、所述第二轴的正反向实时坡度和所述第三轴的正反向实时坡度；所述运动学方程为车辆在坡道行驶时加速度满足的运动学方程；
基于所述三个轴中的任一个轴的实际坡度、正反向实时坡度与坡度阈值的比较，确定所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；
将第一时间段内所述三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的加速度数据之前，还包括：分别统计第二时间段内所述加速度计的三个轴的平均值；
所述分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的加速度数据包括：
分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的当前加速度数据；
分别将所述三个轴的当前加速度数据减去所述三个轴对应的所述平均值，得到所述三个轴的加速度数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将第一时间段内所述三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴，包括：
在所述第一时间段内多次测量所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；
分别统计所述第一时间段内所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向一致的三个一致性概率值；
将所述三个一致性概率值中最大的一致性概率值对应的轴标定为前进轴。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述运动学方程包括：
mka1＝ma2+mgsinH
Figure FDA0003290311910000021
Figure FDA0003290311910000022
其中，对于所述三个轴中的任一个轴，g为重力加速度，m为所述车辆的质量，a1为所述任一个轴的加速度数据；a2为所述任一个轴沿车身前进方向的纵向加速度，t1、t2分别代表前后两个时刻，其对应的车速V1、V2；k表示所述加速度计的前进轴与车速方向是否一致，所述加速度计的前进轴与车速方向一致，则k为1，H为所述任意一个轴的正向实时坡度；所述加速度计的前进轴与车速方向相反，则k为-1，H为所述任意一个轴的反向实时坡度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述实际坡度为上坡的情况下，所述实际坡度的值为正数，在所述实际坡度为下坡的情况下，所述实际坡度的值为负数；
所述确定所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性，包括：
对于所述三个轴中的任一个轴，依据所述实际坡度、所述任一个轴的正向实时坡度与坡度阈值的比较，确定所述任一个轴的正向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；
依据所述实际坡度、所述任一个轴的反向实时坡度与坡度阈值的比较，确定所述任一个轴的反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在识别车辆行驶到具有坡度的路线的情况下，获取所述路线的实际坡度，包括：
向所述车辆发送导航路线；
在定位到所述车辆行驶到所述导航路线中具有坡度的路线的情况下，从预先获取的、用于存储坡度数据的数据库中获取所述路线的实际坡度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述车辆行驶时，根据所述标定的前进轴和所述标定的前进轴的方向，计算所述车辆行驶的当前路线的坡度。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括:
依据所述标定的前进轴分别标定所述三个轴中的重力加速度轴和方向轴；
利用所述加速度计中的三个轴的加速度定位所述车辆的行驶方向；
利用所述车辆的行驶方向为所述车辆规划导航路线。
9.一种车辆加速度计前进轴标定的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于在识别车辆行驶到具有坡度的路线的情况下，获取所述具有坡度的路线的实际坡度；
所述获取模块，还用于分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的加速度数据；所述三个轴为第一轴、第二轴和第三轴；
计算模块，用于基于所述三个轴的加速度数据以及运动学方程，分别计算所述第一轴的正反向实时坡度、所述第二轴的正反向实时坡度和所述第三轴的正反向实时坡度；所述运动学方程为车辆在坡道行驶时加速度满足的运动学方程；
所述计算模块，还用于基于所述三个轴中的任一个轴的实际坡度、正反向实时坡度与坡度阈值的比较，确定所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；
标定模块，用于将第一时间段内所述三个轴中正反向实时坡度与实际坡度的方向一致性最高的轴标定为前进轴。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：
统计模块，用于分别统计第二时间段内所述加速度计的三个轴的平均值；
所述获取模块，具体用于分别获取所述车辆的加速度计的三个轴的当前加速度数据；分别将所述三个轴的当前加速度数据减去所述三个轴对应的所述平均值，得到所述三个轴的加速度数据。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述标定模块，具体用于：
在所述第一时间段内多次测量所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；
分别统计所述第一时间段内所述三个轴的正反向实时坡度与所述实际坡度的方向一致的三个一致性概率值；
将所述三个一致性概率值中最大的一致性概率值对应的轴标定为前进轴。
12.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述运动学方程包括：
mka1＝ma2+mgsinH
Figure FDA0003290311910000041
Figure FDA0003290311910000042
其中，对于所述三个轴中的任一个轴，g为重力加速度，m为所述车辆的质量，a1为所述任一个轴的加速度数据；a2为所述任一个轴沿车身前进方向的纵向加速度，t1、t2分别代表前后两个时刻，其对应的车速V1、V2；k表示所述加速度计的前进轴与车速方向是否一致，所述加速度计的前进轴与车速方向一致，则k为1，H为所述任意一个轴的正向实时坡度；所述加速度计的前进轴与车速方向相反，则k为-1，H为所述任意一个轴的反向实时坡度。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，在所述实际坡度为上坡的情况下，所述实际坡度的值为正数，在所述实际坡度为下坡的情况下，所述实际坡度的值为负数；
所述计算模块，具体用于：
对于所述三个轴中的任一个轴，依据所述实际坡度、所述任一个轴的正向实时坡度与坡度阈值的比较，确定所述任一个轴的正向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性；
依据所述实际坡度、所述任一个轴的反向实时坡度与坡度阈值的比较，确定所述任一个轴的反向实时坡度与所述实际坡度的方向的一致性。
14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述获取模块，具体用于：
向所述车辆发送导航路线；
在定位到所述车辆行驶到所述导航路线中具有坡度的路线的情况下，从预先获取的、用于存储坡度数据的数据库中获取所述路线的实际坡度。
15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算模块，还用于在所述车辆行驶时，根据所述标定的前进轴和所述标定的前进轴的方向，计算所述车辆行驶的当前路线的坡度。
16.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，
所述标定模块，还用于依据所述标定的前进轴分别标定所述三个轴中的重力加速度轴和方向轴；
所述计算模块，还用于利用所述加速度计中的三个轴的加速度定位所述车辆的行驶方向；利用所述车辆的行驶方向为所述车辆规划导航路线。
17.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-8任一项所述的方法的指令。
18.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，计算机指令用于使所述计算机执行如权利要求1-8任一项所述的方法。
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