CN111366154A - 一种航向角确定方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种航向角确定方法、装置及电子设备，涉及导航技术领域。该航向角确定方法应用于车辆，且车辆包括三轴陀螺仪，三轴陀螺仪与车辆的运动平面平行，首先在导航状态获取三轴陀螺仪在单位时间内采集的第一多帧数据，然后依据第一多帧数据判定车辆处于运动状态或静止状态；当车辆处于静止状态时，确定车辆的航向角等于上一时刻的航向角；当车辆处于运动状态时，依据预设定的公式、第一多帧数据以及单位时间确定车辆的航向角。本申请提供的航向角确定方法、装置及电子设备具有到降低了成本以及提升了精度的效果。

Description

一种航向角确定方法、装置及电子设备

技术领域

本申请涉及导航技术领域，具体而言，涉及一种航向角确定方法、装置及电子设备。

背景技术

无人架构车/AGV(Automated Guided Vehicle，自动导航搬运车)等无人驾驶车辆的导航与控制需要车辆实时航向角信息，目前常用的导航方式(如：磁钉、激光、UWB、WiFi等有源定位方式)只能在固定场景使用，在无信标、受多径干扰严重、遮挡等场景不适用。

基于惯性测量单元的惯性导航是一种自主式导航方式，不受外界环境干扰，能够依靠自身传感器的解算输出导航信息，但低成本的惯性器件误差积累较快，不能直接使用。而采用高精度的惯性器件，则会使得制作成本升高。

综上所述，现有的航向角确定方式存在精度差、成本高的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种航向角确定方法、装置及电子设备，以解决现有技术中航向角确定方式存在的精度差以及成本高的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种航向角确定方法，应用于车辆，所述车辆包括三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪与所述车辆的运动平面平行，所述方法包括：

在导航状态获取所述三轴陀螺仪在单位时间内采集的第一多帧数据；

依据所述第一多帧数据判定所述车辆处于运动状态或静止状态；

当所述车辆处于静止状态时，确定所述车辆的航向角等于上一时刻的航向角；

当所述车辆处于运动状态时，依据预设定的公式、所述第一多帧数据以及所述单位时间确定所述车辆的航向角。

第二方面，本申请实施例提供一种航向角确定装置，应用于车辆，所述车辆包括三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪与所述车辆的运动平面平行，所述装置包括：

数据获取模块，用于在导航状态获取所述三轴陀螺仪在单位时间内采集的第一多帧数据；

状态判定模块，用于依据所述第一多帧数据判定所述车辆处于运动状态或静止状态；

航向角确定模块，用于当所述车辆处于静止状态时，确定所述车辆的航向角等于上一时刻的航向角；

航向角确定模块，还用于当所述车辆处于运动状态时，依据预设定的公式、所述第一多帧数据以及所述单位时间确定所述车辆的航向角。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器，用于存储一个或多个程序；处理器。当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，实现上述的航向角确定方法。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的航向角确定方法。

相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供了一种航向角确定方法、装置及电子设备，该航向角确定方法应用于车辆，且车辆包括三轴陀螺仪，三轴陀螺仪与车辆的运动平面平行，首先在导航状态获取三轴陀螺仪在单位时间内采集的第一多帧数据，然后依据第一多帧数据判定车辆处于运动状态或静止状态；当车辆处于静止状态时，确定车辆的航向角等于上一时刻的航向角；当车辆处于运动状态时，依据预设定的公式、第一多帧数据以及单位时间确定车辆的航向角。一方面，由于本申请提供的航向角确定方法采用价格便宜的三轴陀螺仪进行数据的采集，因此达到降低成本的目的。另一方面，由于本申请提供的航向角确定方法需要确定车辆运动状态，然后基于车辆运动状态确定航向角，实现了导航约束策略，使得确定的航向角的精度更高。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本申请实施例提供的电子设备的模块示意图。

图2为本申请实施例提供的航向角确定方法的第一种示意性流程图。

图3为本申请实施例提供的图2中S104的子步骤的示意性流程图。

图4为本申请实施例提供的航向角确定方法的第二种示意性流程图。

图5为本申请实施例提供的航向角确定方法的第三种示意性流程图。

图6为本申请实施例提供的航向角确定装置的一种模块示意图。

图7为本申请实施例提供的角速度能量确定模块的一种单元示意图。

图中：100-电子设备；101-存储器；102-处理器；103-通信接口；200-航向角确定装置；210-数据采集模块；220-常值误差项确定模块；230-数据获取模块；240-状态判定模块；241-角速率能量确定单元；242-状态确定单元；250-角速度能量确定模块；260-帧数据数量确定单元；270-车辆状态确定模块；280-航向角确定模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。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。

目前，对于无人驾驶车辆，例如无人架构车或AGV小车等，常用的导航手段一般包括三种，第一种为布设密集的信标，例如磁钉，基站等，但该种导航手段仅能在固定场景中的使用，且由于需要布设磁钉、基站等多处信标，因此其价格昂贵，使用成本较高，同时，其容易受外界干扰，在有遮挡物时定位精度差。第二种方式为采用传统的惯导解算方法，但传统惯导解算方法存在三轴耦合的情况，基于四元数/旋转矢量等解算方法的航向角信息发散较快。且在有磁力计修正的情况下可以保持长期精度，但是磁力计易受外界磁场干扰，在铁磁环境较复杂情况下误差大，同时，其采用高精度光纤陀螺，体积大，且价格昂贵，不适用于民用场景。第三种为单轴陀螺解算方法，但该方式需要采用昂贵的单轴陀螺仪，且没有考虑陀螺仪常值误差项或者常值误差项求解方法鲁棒性不强，同时在解算过程中没有进行导航约束。

综上，正如背景技术中所述，现有的航向角确定，存在精度差以及使用成本高的问题。

有鉴于此，本申请提供了一种航向角确定方法，通过采用成本较低的三轴陀螺仪，并利用三轴陀螺仪采集数据，依据采集的数据首先确定车辆的状态的，再根据车辆的状态确定实时航向角，实现了导航约束，进而实现了此成本，高精度的确定了实时航向角。

需要说明的是，本申请实施例提供的航向角确定方法，应用于一电子设备中，电子设备与本申请提供的三轴陀螺仪连接并实现数据的交互，当三轴陀螺仪采集到数据后，该电子设备能够执行本申请提供的航向角确定方法，进而依据三轴陀螺仪采集的数据确定出车辆的航向角。

请参阅图1，作为一种可能的实现方式，该电子设备100包括存储器101、处理器102和通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，如本申请实施例所提供的航向角确定方法的程序指令/模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。

其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器101(Random Access Memory，RAM)，只读存储器101(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器101(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器101(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器101(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。

处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器102，包括中央处理器102(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器102(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器102(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，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。

可以理解，图1所示的结构仅为示意，电子设备100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

其中，作为一种实现方式，电子设备100与三轴陀螺仪均安装于车辆上，并实时确定出车辆的航向角，其中，三轴陀螺仪保持与车辆的运动平面平行。作为另一种实现方式，车辆上也可仅设置三轴陀螺仪，且电子设备100并不安装于车辆上，三轴陀螺仪在采集数据后，会将数据发送至电子设备100进行处理。

并且，本申请提供的电子设备100还可包括通信单元，通信单元与通信接口连接，通信单元用于连接一外设设备，例如用户使用的电子终端或后台服务器等，并将外解算后的航向角信息以及其它信息发送至该外设设备。

需要说明的是，本申请对于硬件设备的型号不做具体的限定，例如，车辆上的数据采集设备可以使用型号为OpenIMU381ZA的惯性测量单元，其以50Hz的输出频率采集车辆的运动数据，其中，该惯性测量单元包括有三轴陀螺仪与三轴加速度计；三轴陀螺仪用于敏感车辆的角速度信息，三轴加速度计用于敏感车辆的加速度信息，电子设备100中的处理器可以采用STM32系列微处理器，其能够对惯性测量单元的数据进行处理，并得到解算后的车辆航向角信息。可以理解地，在实际使用过程中，也可采用其它硬件设备，只要能够采用车辆的角速度信息，均可用于作为本申请的三轴陀螺仪，且只要能够用于执行本申请提供的航向角确定方法的器件或组合，均能作为本申请提供的处理器。

下面以电子设备100作为执行主体，对本申请提供的航向角确定方法进行示例性说明。

请参阅图2，本申请提供的航向角确定方法包括：

S102，在导航状态获取三轴陀螺仪在单位时间内采集的第一多帧数据。

S104，依据第一多帧数据判定车辆处于运动状态或静止状态，当处于静止状态时，执行S106；当处于运动状态时，执行S108。

S106，确定车辆的航向角等于上一时刻的航向角。

S108，依据预设定的公式、第一多帧数据以及单位时间确定车辆的航向角。

本申请中，为了提升确定的航向角的精度，需要在车辆处于导航状态时，进行的零速检测，并且依据零速检测的结果实现导航约束策略，使得测量的精度更高。

其中，本申请对单位时间以及第一多帧数据的数值均不作限定，其可根据选用的硬件设备以及实际需求任意设置，以上述型号为OpenIMU381ZA的惯性测量单元为例，其输出频率为50Hz，换言之，其每秒钟可采集50个数据，若设置第一多帧数据的数量为10，则单位时间为200ms，若设置第一多帧数据的数量为50，则单位时间为1s，以此类推。

本申请以第一多帧数据的数量为10进行说明，即在导航状态时，以200ms的陀螺仪数据为缓存区间，每20ms确定一次车辆的航向角信息。可以理解地，三轴陀螺仪可采集每帧具体数据，电子设备100负责缓冲三轴陀螺仪采集的最近10帧的数据，且最近10帧数据中，包含当前解算帧数据，利用当前解算帧数据进而能够解算出车辆当前的航向角信息。

由于车辆航向角随时间的推移而变化，因此，在获取了第一多帧数据后，电子设备100需要对车辆进行零速检测。若电子设备100确定车辆处于静止状态，则提出导航约束，默认航向角不再随时间变化，即当前单位时间内的航向角等于上一时刻单位时间内的航向角。

而若车辆处于运动状态，则表示航向角处于实时变化中，此时电子设备100会依据预设定的公式、第一多帧数据以及单位时间确定车辆的航向角。

其中，作为本申请一种可能的实现方式，本申请采用根据第一多帧数据确定车辆在单位时间内的角速率能量，然后依据角速率能量与预设能量进行比较的方式，进而确定车辆的状态。

可选的，请参阅图3，S104的步骤包括：

S1041，依据公式

确定第一多帧数据对应的角速率能量；其中，ARE表示角速率能量，n表示第一多帧数据中帧数据的数量，sigma表示三轴陀螺仪的噪声；

S1042，当角速率能量大于或等于预设能量时，确定车辆处于运动状态。

S1043，当角速率能量小于预设能量时，确定车辆处于静止状态。

可以理解地，三轴陀螺仪采集的每帧数据均为ω_x、ω_y、ω_z，其中，ω_x表示在x轴上的角速率，ω_y表示在y轴上的角速率，ω_z表示在z轴上的角速率。

其中，以上述单位时间内采集10帧数据为例，为公式中n等于10。且三轴陀螺仪的噪声即三轴陀螺仪的采集数据的过程中存在的误差。

需要说明的是，对于车辆运行而言，一般包括初始化状态与导航状态，初始化状态即车辆在开启导航时，从静止到运动过程中，需要一段时间完成硬件的配置，此段时间内车辆即处于初始化状态。导航状态即车辆根据导航信号实时运动的状态，可以理解地，当车辆处于导航状态下时，车辆实际可以在运动中，也可以静止不动。对于车辆而言，其先会处于初始化状态，然后再处于导航状态。

为了避免初始化阶段车辆抖动对常值误差项的干扰，本申请提出了对常值误差项的求解中采用移动平均滤波的方式，滤除高频噪声的干扰。

即作为一种实现方式，请参阅图4，在S102之前，该方法还包括：

S101-1，在初始化状态获取三轴陀螺仪采集的第二多帧数据。

S101-2，依据第二多帧数据确定三轴陀螺仪的常值误差项。

且S108实际包括：

依据预设定的公式、第一多帧数据、单位时间以及常值误差项确定车辆的航向角。

其中，本申请并不对第二多帧数据中帧数据的数量进行限定，其可以根据处于初始化的时间以及三轴陀螺仪采集数据的频率确定。以上述三轴陀螺仪的工作频率为50Hz为例进行说明，当处于初始化状态所需要的时间为2S时，则三轴陀螺仪采集到的第二多帧数据中帧数据的数量为100个；当处于初始化状态所需要的时间为3S时，则三轴陀螺仪采集到的第二多帧数据中帧数据的数量为150个，以此类推。

通过在车辆处于初始化状态时，三轴陀螺仪采集到的第二多帧数据，能够实现根据第二多帧数据确定出三轴陀螺仪的常值误差项。可以理解地，由于三轴陀螺仪的常值误差项即三轴陀螺仪本身存在的误差，因此在当车辆处于运动状态时，确定航向角实际需要利用预设定的公式、第一多帧数据、单位时间以及常值误差项进行确定，进而消除常值误差项造成的误差，使得计算结果更加精确。

其中，S101-2包括：

S101-21，对第二多帧数据中的每帧数据进行平均滤波处理，以获取每帧数据的帧误差项。

S101-22，对第二多帧数据中所有帧数据进行平均，以确定常值误差项。

作为一种可选的实现方式，帧误差项满足公式：

其中，

表示第二多帧数据中第i帧数据的帧误差项；

常值误差项满足公式：

其中，ω_mean表示常值误差项，N表示第二多帧数据中帧数据的数量；

当车辆处于运动状态时，车辆的航向角满足公式：

其中，yaw表示车辆的航向角，ω_z(k)表示第一多帧数据中第k帧数据，t表示单位时间。

需要说明的是，在帧误差项的确定中，取相邻几帧的帧数据进行平均。同时，在一段时间内采集的多帧数据中，处于首帧与尾帧的数据并无相邻帧，因此，其帧误差项等于其本身，而其它帧数据则取相邻帧进行平均，进而通过平均滤波的方式确定帧误差项。并且，本申请对于n的取值也并不做限定。例如，当n等于1时，则表示取相邻1帧数据进行平均滤波；当n等于2时，则表示取相邻2帧数据进行平均滤波，以此类推。

以n等于2为例进行说明：

…

其中，

表示第一帧数据的帧误差项，

表示第二帧数据的帧误差项，以此类推，可以理解地，由于第一帧数据之前并无帧数据，因此其帧误差项无法进行相应的平均，第二帧数据之前仅有一帧数据，引因此其只能利用第一帧数据的帧误差项、第二帧数据的帧误差项以及第三帧数据的帧误差项进行平均。而在第三帧数据之后，其可能按照前后相邻的两帧数据进行平均。

同时，在计算每一帧数据的帧误差项后，电子设备100还会对第二多帧数据中的所有帧数据帧误差项进行平均，进而得到常值误差项。由于本申请在计算常值误差项时，实际经过两次平均的过程，因此其确定的常值误差项的数据更加准确，进而在后续的计算过程中使得计算的精度更高。

需要说明的是，本申请所述的常值误差项，指三轴陀螺仪本身的误差项，其为三轴陀螺仪的噪声的一部分，即常值误差项为上述的sigma＝ω_mean+X的一部分。三轴陀螺仪的噪声还可包括其他造成误差的类别，例如包括由于环境造成的误差。

换言之，三轴陀螺仪的噪声满足公式：

sigma＝ω_mean+X

其中，X表示其他造成误差的类别。因此，在计算出常值误差项后，在获取X值的基础上，可确定出三轴陀螺仪的误差。

同时，为了避免在执行S104时误判，导致判定的车辆的状态出现错误，进一步提升判定鲁棒性，本申请执行S104中车辆状态的判定时，还会进行冗余判断。

即在S104后，请参阅图5，本申请提供的航向角确定方法还包括：

S1051，确定第一多帧数据中每帧数据对应的角速度能量。

S1052，确定角速度能量大于或小于预设能量的帧数据数量。

S1053，依据帧数据数量与预设数值的比较，再次确定车辆处于运动状态或静止状态。当再次确定的车辆状态为静止状态时，执行S106；当再次确定的车辆状态为运动状态时，执行S108。

其中，确定角速度能量大于或小于预设能量的帧数据数量；依据帧数据数量与预设数值的比较，再次确定车辆处于运动状态或静止状态的步骤包括：

当依据第一多帧数据判定车辆处于运动状态时，确定角速度能量小于预设能量的帧数据数量，当帧数据数量大于预设数值时，则重新确定车辆处于静止状态，当帧数据数量小于或等于预设数值时，则确定车辆处于运动状态；

当依据第一多帧数据判定车辆处于静止状态时，确定角速度能量大于预设能量的帧数据数量，当帧数据数量大于预设数值时，则重新确定车辆处于运动状态，当帧数据数量小于或等于预设数值时，则确定车辆处于静止状态。

且角速度能量满足公式：

其中，ARE(k)表示第一多帧数据中第k帧数据的角速度能量，sigma表示三轴陀螺仪的噪声。

换言之，在通过第一多帧数据以及对应的公式确定角速率能量，并依据该角速率能量确定车辆的状态后，还要依据每一帧数据的角速度能量确定数据是否正确，并以每一帧能量确定的车辆最终状态为准。

下面进行举例说明：

若第一多帧数据的数量为10个，将预设数值设置为7个，在依据该10个帧数据判定车辆的状态为运动状态后，电子设备100会按照上述角速度能量计算公式重新计算缓存区间内的每一帧角速度能量，同时将每一帧的能量与预设能量进行比较，如满足条件ARE(k)<Threshold，则计数器count累加，当count>7时，则判定车辆的状态为静止状态，其中，ARE(k)表示任意一帧数据的角速度能量，Threshold表示预设能量。

同理地，在依据该10个帧数据判定车辆的状态为静止状态后，电子设备100会按照上述角速度能量计算公式重新计算缓存区间内的每一帧角速度能量，同时将每一帧的能量与预设能量进行比较，如满足条件ARE(k)>Threshold，则计数器count累加，当count>7时，则判定车辆的状态为静止状态，其中，ARE(k)表示任意一帧数据的角速度能量，Threshold表示预设能量。

通过上述的冗余判断，能够对车辆状态进行更加精确的判断，进而能够进一步地提升航向角的精度。

同时，在上述实现方式的基础上，请参阅图6，本申请还提供了一种航向角确定装置200，该航向角确定装置200中的各个模块能够用于执行上述的航向角确定方法。该航向角确定装置200包括：

数据获取模块230，用于在导航状态获取三轴陀螺仪在单位时间内采集的第一多帧数据。

可以理解地，数据获取模块230可以执行S102。

状态判定模块240，用于依据第一多帧数据判定车辆处于运动状态或静止状态；

可以理解地，状态判定模块240可以执行S104。

航向角确定模块280，用于当车辆处于静止状态时，确定车辆的航向角等于上一时刻的航向角。

可以理解地，航向角确定模块280可以执行S106。

航向角确定模块280，还用于当车辆处于运动状态时，依据预设定的公式、第一多帧数据以及单位时间确定车辆的航向角。

可以理解地，航向角确定模块280还可以执行S108。

其中，请参阅图7，状态判定模块240包括：

角速率能量确定单元241，用于依据公式

确定第一多帧数据对应的角速率能量；其中，ARE表示角速率能量，n表示第一多帧数据中帧数据的数量，sigma表示三轴陀螺仪的噪声。

可以理解地，角速率能量确定单元241可以执行S1041。

状态确定单元242，用于当角速率能量大于或等于预设能量时，确定车辆处于运动状态。

可以理解地，状态确定单元242可以执行S1042。

状态确定单元242，还用于当角速率能量小于预设能量时，确定车辆处于静止状态。

可以理解地，状态确定单元242还可以执行S1043。

并且，该航向角确定装置200还包括：

数据采集模块210，用于在初始化状态获取三轴陀螺仪采集的第二多帧数据。

可以理解地，数据采集模块210可以执行S101-1。

常值误差项确定模块220，用于依据第二多帧数据确定三轴陀螺仪的常值误差项。

可以理解地，常值误差项确定模块220可以执行S101-2。

其中，常值误差项确定模块220用先对第二多帧数据中的每帧数据进行平均滤波处理，以获取每帧数据的帧误差项，然后对第二多帧数据中所有帧数据进行平均，以确定常值误差项，在此不做赘述。

同时，航向角确定装置200还包括：

角速度能量确定模块250，用于确定第一多帧数据中每帧数据对应的角速度能量。

可以理解地，角速度能量确定模块250可以执行S1051。

帧数据数量确定单元260，用于确定角速度能量大于或小于预设能量的帧数据数量。

可以理解地，帧数据数量确定单元260可以执行S1052。

车辆状态确定模块270，用于依据帧数据数量与预设数值的比较，再次确定车辆处于运动状态或静止状态。

可以理解地，车辆状态确定模块270可以执行S1053。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器102执行时实现上述实施例揭示的航向角确定方法。

综上所述，本申请提供了一种航向角确定方法、装置及电子设备，该航向角确定方法应用于车辆，且车辆包括三轴陀螺仪，三轴陀螺仪与车辆的运动平面平行，首先在导航状态获取三轴陀螺仪在单位时间内采集的第一多帧数据，然后依据第一多帧数据判定车辆处于运动状态或静止状态；当车辆处于静止状态时，确定车辆的航向角等于上一时刻的航向角；当车辆处于运动状态时，依据预设定的公式、第一多帧数据以及单位时间确定车辆的航向角。一方面，由于本申请提供的航向角确定方法采用价格便宜的三轴陀螺仪进行数据的采集，因此达到降低成本的目的。另一方面，由于本申请提供的航向角确定方法需要确定车辆运动状态，然后基于车辆运动状态确定航向角，实现了导航约束策略，使得确定的航向角的精度更高。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种航向角确定方法，应用于车辆，其特征在于，所述车辆包括三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪与所述车辆的运动平面平行，所述方法包括：

在导航状态获取所述三轴陀螺仪在单位时间内采集的第一多帧数据；

依据所述第一多帧数据判定所述车辆处于运动状态或静止状态；

当所述车辆处于静止状态时，确定所述车辆的航向角等于上一时刻的航向角；

当所述车辆处于运动状态时，依据预设定的公式、所述第一多帧数据以及所述单位时间确定所述车辆的航向角。

2.如权利要求1所述的航向角确定方法，其特征在于，在导航状态获取三轴陀螺仪采集的多帧数据的步骤之前，所述方法还包括：

在初始化状态获取所述三轴陀螺仪采集的第二多帧数据；

依据所述第二多帧数据确定所述三轴陀螺仪的常值误差项；

所述当所述车辆处于运动状态时，依据预设定的公式、所述第一多帧数据以及所述单位时间确定所述车辆的航向角的步骤包括：

当所述车辆处于运动状态时，依据预设定的公式、所述第一多帧数据、所述单位时间以及所述常值误差项确定所述车辆的航向角。

3.如权利要求2所述的航向角确定方法，其特征在于，所述依据所述第二多帧数据确定所述三轴陀螺仪的常值误差项的步骤包括：

对所述第二多帧数据中的每帧数据进行平均滤波处理，以获取每帧数据的帧误差项；

对所述第二多帧数据中所有帧数据进行平均，以确定所述常值误差项。

4.如权利要求3所述的航向角确定方法，其特征在于，所述帧误差项满足公式：

其中，

表示第二多帧数据中第i帧数据的帧误差项；

所述常值误差项满足公式：

其中，ω_mean表示常值误差项，N表示第二多帧数据中帧数据的数量；

当所述车辆处于运动状态时，所述车辆的航向角满足公式：

其中，yaw表示车辆的航向角，ω_z(k)表示第一多帧数据中第k帧数据，t表示单位时间。

5.如权利要求1所述的航向角确定方法，其特征在于，在所述依据所述第一多帧数据判定所述车辆处于运动状态或静止状态的步骤之后，所述方法还包括：

确定所述第一多帧数据中每帧数据对应的角速度能量；

确定角速度能量大于或小于预设能量的帧数据数量；

依据所述帧数据数量与预设数值的比较，再次确定所述车辆处于运动状态或静止状态。

6.如权利要求5所述的航向角确定方法，其特征在于，所述角速度能量满足公式：

其中，ARE(k)表示第一多帧数据中第k帧数据的角速度能量，sigma表示三轴陀螺仪的噪声。

7.如权利要求5所述的航向角确定方法，其特征在于，所述确定角速度能量大于或小于预设能量的帧数据数量；依据所述帧数据数量与预设数值的比较，再次确定所述车辆处于运动状态或静止状态的步骤包括：

当依据所述第一多帧数据判定所述车辆处于运动状态时，确定角速度能量小于预设能量的帧数据数量，当所述帧数据数量大于预设数值时，则重新确定所述车辆处于静止状态，当所述帧数据数量小于或等于预设数值时，则确定所述车辆处于运动状态；

当依据所述第一多帧数据判定所述车辆处于静止状态时，确定角速度能量大于预设能量的帧数据数量，当所述帧数据数量大于预设数值时，则重新确定所述车辆处于运动状态，当所述帧数据数量小于或等于预设数值时，则确定所述车辆处于静止状态。

8.如权利要求1所述的航向角确定方法，其特征在于，所述依据所述第一多帧数据判定所述车辆处于运动状态或静止状态的步骤包括：

依据公式

确定所述第一多帧数据对应的角速率能量；其中，ARE表示角速率能量，n表示第一多帧数据中帧数据的数量，sigma表示三轴陀螺仪的噪声；

当所述角速率能量大于或等于预设能量时，确定所述车辆处于运动状态；

当所述角速率能量小于预设能量时，确定所述车辆处于静止状态。

9.一种航向角确定装置，应用于车辆，其特征在于，所述车辆包括三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪与所述车辆的运动平面平行，所述装置包括：

数据获取模块，用于在导航状态获取所述三轴陀螺仪在单位时间内采集的第一多帧数据；

状态判定模块，用于依据所述第一多帧数据判定所述车辆处于运动状态或静止状态；

航向角确定模块，用于当所述车辆处于静止状态时，确定所述车辆的航向角等于上一时刻的航向角；

航向角确定模块，还用于当所述车辆处于运动状态时，依据预设定的公式、所述第一多帧数据以及所述单位时间确定所述车辆的航向角。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储一个或多个程序；

处理器；

当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。

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