CN111504584B - 传感器支架的振动评估方法、装置、系统及可移动设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种传感器支架的振动评估方法、装置、系统及可移动设备。涉及传感器技术领域。其中，传感器支架的振动评估系统包括可移动设备上安装的待评估传感器支架、设置在待评估传感器支架一至多个位置处的第一惯性测量单元，以及设置在可移动设备内部的第二惯性测量单元；该方法包括：实时采集一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一位姿信息，及第二惯性测量单元在各时刻的第二位姿信息；根据第一位姿信息和第二位姿信息，确定位姿偏差信息；根据位姿偏差信息确定待评估传感器支架在该位置处的振动评估信息。本申请实施例可以实现对传感器支架的各位置的振动评估，以更清晰的获知传感器支架的振动情况。

Description

传感器支架的振动评估方法、装置、系统及可移动设备

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，尤其涉及一种传感器支架的振动评估方法、装置、系统及可移动设备。

背景技术

当前，随着依赖于传感器(如摄像头、激光雷达等)的辅助驾驶、自动驾驶、无人机、智能机器人等技术的发展，人们对传感器的数据采集精度有了更高的要求。而在一些可移动设备(如汽车、无人机、物流机器人等)上，为了保持传感器的位姿稳定，通常采用传感器支架将各种传感器和可移动设备固定连接在一起，如图1所示，以一汽车为例，在汽车10的顶部，设置有传感器支架11，在传感器支架11上固定安装有各种传感器(如图1所示的摄像头12)。而传感器支架的材质、生产工艺、在可移动设备上的安装情况等都会影响到传感器支架的振动情况，进而影响到传感器支架上的各种传感器的数据采集精度。因此，对传感器支架的振动进行评估尤为重要。

发明内容

本申请的实施例提供一种传感器支架的振动评估方法、装置、系统及可移动设备，以实现传感器支架的振动评估。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

在本申请的实施例的第一方面，提供一种传感器支架的振动评估方法，应用于一种传感器支架的振动评估系统，所述传感器支架的振动评估系统包括可移动设备上安装的待评估传感器支架、设置在待评估传感器支架一至多个位置处的第一惯性测量单元，以及设置在可移动设备内部的第二惯性测量单元；所述方法包括：

实时采集一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一位姿信息，及第二惯性测量单元在各时刻的第二位姿信息；

根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息，确定位姿偏差信息；

根据所述位姿偏差信息确定所述待评估传感器支架在该位置处的振动评估信息。

在本申请的实施例的第二方面，提供一种传感器支架的振动评估装置，应用于一种传感器支架的振动评估系统，所述传感器支架的振动评估系统包括可移动设备上安装的待评估传感器支架、设置在待评估传感器支架一至多个位置处的第一惯性测量单元，以及设置在可移动设备内部的第二惯性测量单元；所述传感器支架的振动评估装置用于实现上述的传感器支架的振动评估方法。

在本申请的实施例的第三方面，提供一种传感器支架的振动评估系统，所述传感器支架的振动评估系统包括传感器支架的振动评估装置、待评估传感器支架、设置在待评估传感器支架一至多个位置处的第一惯性测量单元，以及设置在可移动设备内部的第二惯性测量单元；所述传感器支架的振动评估装置用于：

实时采集一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一位姿信息，及第二惯性测量单元在各时刻的第二位姿信息；

根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息，确定位姿偏差信息；

根据所述位姿偏差信息确定所述待评估传感器支架在该位置处的振动评估信息。

在本申请的实施例的第四方面，提供一种可移动设备，包括上述的传感器支架的振动评估系统。

在本申请的实施例的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，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传感器支架的振动评估方法。

在本申请的实施例的第六方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的传感器支架的振动评估方法。

本申请实施例提供的一种传感器支架的振动评估方法、装置、系统及可移动设备，其中第一惯性测量单元设置在待评估传感器支架一至多个位置处，第二惯性测量单元设置在可移动设备内部，以作为可移动设备的基准惯性测量单元。本申请能够根据一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一位姿信息和可移动设备内部的第二惯性测量单元在各时刻的第二位姿信息确定位姿偏差信息，从而能够根据所述位姿偏差信息确定待评估传感器支架在该位置处的振动评估信息。可见，本申请实施例可以实现对传感器支架的各位置的振动评估，以更清晰的获知传感器支架的振动情况。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为在可移动设备上设置传感器支架的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种传感器支架的振动评估方法的流程图一；

图3为本申请实施例提供的一种传感器支架的振动评估系统的结构示意图；

图4为本申请实施例中的惯性测量单元的位置示意图一；

图5为本申请实施例中的惯性测量单元的位置示意图二；

图6为本申请实施例中的传感器和惯性测量单元的位置及振动方向示意图；

图7为本申请实施例提供的一种传感器支架的振动评估方法的流程图二。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

值得说明的是，本申请实施例中所涉及的可移动设备可以称为车辆，术语“车辆”在本申请中广泛地解释为包括任何移动物体，包括例如飞行器、船只、航天器、汽车、卡车、厢式货车、半挂车、摩托车、高尔夫球车、越野车辆、仓库运输车辆或农用车以及行驶在轨道上的车辆，例如电车或火车以及其它有轨车辆。本申请中的“车辆”通常可以包括：动力系统、传感器系统、控制系统、外围设备和计算机系统。在其它实施例中，车辆可以包括更多、更少或者不同的系统。

其中，动力系统是为车辆提供动力运动的系统，包括：引擎/马达、变速器和车轮/轮胎、能源单元。

控制系统可以包括控制车辆及其组件的装置的组合，例如转向单元、节气门、制动单元。

外围设备可以是允许车辆与外部传感器、其它车辆、外部计算设备和/或用户进行交互的设备，例如无线通信系统、触摸屏、麦克风和/或扬声器。

基于上述描述的车辆，例如无人驾驶车辆中还配置有传感器系统和无人驾驶控制装置。

传感器系统可以包括用于感测车辆所处环境的信息的多个传感器，以及改变传感器的位置和/或方向的一个或多个致动器。传感器系统可以包括全球定位系统传感器、惯性测量单元、无线电检测和测距(RADAR)单元、相机、激光测距仪、光检测和测距(LIDAR)单元和/或声学传感器等传感器的任何组合；传感器系统还可以包括监视车辆内部系统的传感器(例如O₂监视器、燃油表、引擎温度计等)。

无人驾驶控制装置可以包括一个处理器和存储器，存储器中存储有至少一条机器可执行指令，处理器执行至少一条机器可执行指令实现包括地图引擎、定位模块、感知模块、导航或路径模块、以及自动控制模块等的功能。地图引擎和定位模块用于提供地图信息和定位信息。感知模块用于根据传感器系统获取到的信息和地图引擎提供的地图信息感知车辆所处环境中的事物。导航或路径模块用于根据地图引擎、定位模块和感知模块的处理结果，为车辆规划行驶路径。自动控制模块将导航或路径模块等模块的决策信息输入解析转换成对车辆控制系统的控制命令输出，并通过车载网(例如通过CAN总线、局域互联网络、多媒体定向系统传输等方式实现的车辆内部电子网络系统)将控制命令发送给车辆控制系统中的对应部件，实现对车辆的自动控制；自动控制模块还可以通过车载网来获取车辆中各部件的信息。

为了使本领域的技术人员更好的了解本申请，下面对本申请实施例中所涉及的技术术语进行解释如下：

IMU：Inertial Measurement Unit，惯性测量单元，其内部设置有三轴陀螺仪(用于测量三轴偏转角度)和三轴加速度计(用于测量三轴加速度)。

GNSS：Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统。

GPS：Global Positioning System，全球定位系统。

MEMS：Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统，本申请实施例中指MEMS惯性器件。

位姿：Pose，位置和姿态的总称，包含6个自由度，其中包括3个位置自由度和3个朝向自由度。3个朝向自由度通常用俯仰角(pitch)、翻滚角(roll)、偏航角(yaw)来表示。

在实现本申请实施例的过程中，发明人发现当前对物体的振动进行评估的方式主要是通过机械式、电涡流式、电容、电感、光干涉等形式的振动传感器来实现。

其中，机械式振动传感器将工程振动的参量转换成机械信号，再经机械系统放大后，进行测量、记录，常用的仪器有杠杆式测振仪和盖格尔测振仪，它们能测量的频率较低，精度也较差。

此外，电涡流式振动传感器是一种相对式非接触式传感器，其通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值。但在测量车辆传感器支架振动的实际过程中，由于其量测范围一般较小；且需要满足“非接触”的要求而在支架外另找一固定点来固定电涡流式振动传感器的探头，因而在使用中较为不便，缺乏灵活性。

另外，电容振动传感器和电感振动传感器是分别将被测振动量转换成为电容量、电感量变化的一种转换装置，实际上就是一个具有可变参数的电容、电感器。两者可以当做一种单轴的MEMS加速度计，因此在使用上，可测量维度较为单一，对多维度复合振动难以同时体现。

目前，其他种类的振动传感器也类似的存在缺陷，例如：测量功能单一、灵敏度低、采样频率低、体积重量大影响车辆传感器支架振动特性、无法剥离车辆本身振动等。

为了克服上述问题，如图2所示，本申请实施例提供一种传感器支架的振动评估方法，其应用于如图3所示的一种传感器支架的振动评估系统30，该传感器支架的振动评估系统30包括传感器支架的振动评估装置305、可移动设备40上安装的待评估传感器支架301、设置在待评估传感器支架301一至多个位置处的第一惯性测量单元302，以及设置在可移动设备40内部的第二惯性测量单元303。该传感器支架的振动评估方法，包括：

步骤201、实时采集一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一位姿信息，及第二惯性测量单元在各时刻的第二位姿信息。

步骤202、根据第一位姿信息和第二位姿信息，确定位姿偏差信息。

步骤203、根据位姿偏差信息确定待评估传感器支架在该位置处的振动评估信息。

另外，如图4所示，该第一惯性测量单元302可以设置于待评估传感器支架301的表面，即与待评估传感器支架301的表面固定连接。或者，如图5所示，该第一惯性测量单元302可以设置于待评估传感器支架301上设置的传感器304(该传感器304可以为激光雷达、摄像头、超声波雷达和毫米波雷达等可用于自动驾驶或无人机技术的传感器)的表面，即与待评估传感器支架301上设置的传感器304的表面(例如设置在传感器304的上平面)固定连接。由于第一惯性测量单元的尺寸较小，质量较低(如采用57×42×24mm，58g的IMU)，而待评估传感器支架301的强度和质量较大，因此第一惯性测量单元在待评估传感器支架301上的放置对待评估传感器支架的振动影响可以忽略不计。

在一实施例中，该可移动设备40可以为车辆、无人机、物流机器人等可以移动的设备。例如如图6所示，以该可移动设备40为车辆为例，该可移动设备40上可以设置待评估传感器支架301，该待评估传感器支架301可以分别设置在车辆顶部、车辆两侧和车辆挡风玻璃下侧等位置，但不仅局限于此。在图6中，(a)为车辆两侧的待评估传感器支架301，其上设置有传感器304，该传感器304在车辆运行时，一般会沿箭头方向上下振动。另外，在图6中，(b)为车辆顶部的待评估传感器支架301，其中部上设置有传感器304，该传感器304在车辆运行时，一般会沿箭头方向上下振动。另外，在图6中，(c)为车辆顶部的待评估传感器支架301，其两侧设置有传感器304，该传感器304在车辆运行时，一般会沿箭头方向上下左右前后振动。可见，对于不同位置处的待评估传感器支架以及其不同位置处的传感器，振动的特性并不完全一致，然而为了更全面的了解传感器支架的振动，一般可以全面的考虑各个位置处的第一惯性测量单元302的位姿(含有6个自由度)。

另外，在一实施例中，如图6所示，该第二惯性测量单元303可以设置在车辆中心(例如车辆为载客小汽车时)，或者设置在车辆的车头中心(例如车辆为卡车、半挂车时)。

另外，在一实施例中，第一位姿信息包括在预设的第一惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度以及第一惯性测量单元的第一俯仰角、第一横滚角和第一偏航角；第一惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度包括第一X轴加速度、第一Y轴加速度和第一Z轴加速度；第二位姿信息包括在预设的第二惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度以及第二惯性测量单元的第二俯仰角、第二横滚角和第二偏航角；第二惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度包括第二X轴加速度、第二Y轴加速度和第二Z轴加速度；其中，预设的第一惯性测量单元坐标系和第二惯性测量单元坐标系各自的X轴、Y轴和Z轴的方向可以对应相同，例如X轴、Y轴和Z轴的方向可以分别指向车辆的正右、正前和正上三个方向。

另外，在一实施例中，上述步骤201可以采用如下方式实现：

根据预设的采集周期，在可移动设备匀速移动时实时采集一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一俯仰角、第一横滚角、第一偏航角、第一X轴加速度、第一Y轴加速度和第一Z轴加速度，以及实时采集第二惯性测量单元在各时刻的第二俯仰角、第二横滚角、第二偏航角、第二X轴加速度、第二Y轴加速度和第二Z轴加速度。

此处，该预设的采集周期可以是根据可移动设备移动的时长来预先设定，例如可移动设备匀速移动15分钟，则可以设置预设的采集周期为15分钟。或者，该预设的采集周期可以是根据可移动设备的测试次数和时长来预先设定，例如可以将多次测试的时长加起来作为一个采集周期，例如每次测试使可移动设备移动5分钟，将3次测试的时长加起来即15分钟最为一个采集周期。设置采集周期的方式还可以有很多，此处不再一一列举。

另外，在一实施例中，该第一惯性测量单元302可以连接第一GNSS天线，第二惯性测量单元303可以连接第二GNSS天线，此处的GNSS天线可以采用GPS天线、北斗卫星导航系统天线等，但不仅局限于此。则在上述步骤201的具体实现方式之后，传感器支架的振动评估方法，还可以包括：

根据预设的采集周期，在可移动设备匀速移动时实时采集第一GNSS天线的第一GNSS数据以及第二GNSS天线的第二GNSS数据。

根据各时刻的第一GNSS数据和各时刻对应的第一俯仰角、第一横滚角、第一偏航角进行融合，修正第一俯仰角、第一横滚角和第一偏航角。

根据各时刻的第二GNSS数据和各时刻对应的第二俯仰角、第二横滚角、第二偏航角进行融合，修正第二俯仰角、第二横滚角和第二偏航角。

一般情况下，通过GNSS数据(以下以GPS数据为例)可以和IMU的三个朝向自由度数据(俯仰角、横滚角和偏航角)进行融合，从而来修正三个朝向自由度数据。其原因是由于GPS是一种相对精准的定位传感器，但更新频率低，并不能满足实时计算的要求。而IMU的定位误差会随着运行时间增长，但由于其是高频传感器，在短时间内可以提供稳定的实时位置更新。所以需要融合这两种传感器的优点，各取所长，就可以得到比较实时与精准的定位。一般情况下，可以采用卡尔曼滤波器融合GNSS天线和IMU的数据。

另外，在一实施例中，在上述步骤201之前，传感器支架的振动评估方法还可以包括：

在可移动设备处于水平静止状态时，获得第一惯性测量单元的第一初始姿态信息和第二惯性测量单元的第二初始姿态信息。

根据第一初始姿态信息和第二初始姿态信息，确定第一惯性测量单元与第二惯性测量单元的初始姿态偏差；初始姿态偏差包括初始俯仰角偏差、初始横滚角偏差和初始偏航角偏差。

此处，由于第一惯性测量单元和第二惯性测量单元在安装时，可能存在一定偏差，因此该偏差可能会影响到后续的振动评估，因此需要在可移动设备处于水平静止状态时，得到第一惯性测量单元和第二惯性测量单元的初始姿态偏差，一般情况下，由于水平静止状态下IMU的三轴加速度为0，因此该初始姿态偏差包括了初始俯仰角偏差、初始横滚角偏差和初始偏航角偏差。

另外，在一实施例中，上述步骤202可以采用如下方式实现：

根据各时刻修正后的第一俯仰角、第一横滚角及第一偏航角和修正后的第二俯仰角、第二横滚角及第二偏航角，得到第一惯性测量单元和第二惯性测量单元的各时刻的相对俯仰角、相对横滚角和相对偏航角。此处，该相对俯仰角、相对横滚角和相对偏航角一般为修正后的第一俯仰角、第一横滚角及第一偏航角和修正后的第二俯仰角、第二横滚角及第二偏航角各自对应的差值。

其中，该相对俯仰角包含了两部分数据，其中一部分为初始俯仰角偏差，另一部分为振动引起的俯仰角偏差；该相对横滚角包含了两部分数据，其中一部分为初始横滚角偏差，另一部分为振动引起的横滚角偏差；该相对偏航角包含了两部分数据，其中一部分为初始偏航角偏差，另一部分为振动引起的偏航角偏差；

在各时刻的相对俯仰角、相对横滚角和相对偏航角中，分别去除初始俯仰角偏差、初始横滚角偏差和初始偏航角偏差，得到各时刻的振动引起的俯仰角偏差、横滚角偏差和偏航角偏差。

根据各时刻的第一X轴加速度、第一Y轴加速度及第一Z轴加速度和第二X轴加速度、第二Y轴加速度及第二Z轴加速度，得到第一惯性测量单元和第二惯性测量单元的各时刻的相对X轴加速度偏差、相对Y轴加速度偏差和相对Z轴加速度偏差。该相对X轴加速度偏差、相对Y轴加速度偏差和相对Z轴加速度偏差一般为第一X轴加速度、第一Y轴加速度及第一Z轴加速度和第二X轴加速度、第二Y轴加速度及第二Z轴加速度各自对应的差值。

另外，在一实施例中，上述步骤203可以采用如下方式实现：

在一预设周期内获得各时刻的振动引起的俯仰角偏差的最大值和最小值、横滚角偏差的最大值和最小值以及偏航角偏差的最大值和最小值，以及在该预设周期内获得各时刻的相对X轴加速度偏差的最大值和最小值、相对Y轴加速度偏差的最大值和最小值以及相对Z轴加速度偏差的最大值和最小值。

将各时刻的振动引起的俯仰角偏差的最大值和最小值、横滚角偏差的最大值和最小值、偏航角偏差的最大值和最小值、相对X轴加速度偏差的最大值和最小值、相对Y轴加速度偏差的最大值和最小值以及相对Z轴加速度偏差的最大值和最小值作为该位置处的振动评估信息。

为了使本领域的技术人员更好的了解本申请，下面列举一个本申请的传感器支架的振动评估实例，如图7所示，该传感器支架的振动评估方法，包括：

步骤401、在可移动设备处于水平静止状态时，获得第一惯性测量单元的第一初始姿态信息和第二惯性测量单元的第二初始姿态信息。

此处，具体可根据预先设置的采样频率来采集第一初始姿态信息和第二初始姿态信息，在获得足够多个姿态解算周期(例如500个以上)的数据后，通过均值平滑处理来降低所采集数据的噪声。

步骤402、根据第一初始姿态信息和第二初始姿态信息，确定第一惯性测量单元与第二惯性测量单元的初始姿态偏差；初始姿态偏差包括初始俯仰角偏差、初始横滚角偏差和初始偏航角偏差。

步骤403、根据预设的采集周期，在可移动设备匀速移动时实时采集一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一俯仰角、第一横滚角、第一偏航角、第一X轴加速度、第一Y轴加速度和第一Z轴加速度，以及实时采集第二惯性测量单元在各时刻的第二俯仰角、第二横滚角、第二偏航角、第二X轴加速度、第二Y轴加速度和第二Z轴加速度。

步骤404、根据预设的采集周期，在可移动设备匀速移动时实时采集第一GNSS天线的第一GNSS数据以及第二GNSS天线的第二GNSS数据。

步骤405、根据各时刻的第一GNSS数据和各时刻对应的第一俯仰角、第一横滚角、第一偏航角进行融合，修正第一俯仰角、第一横滚角和第一偏航角；根据各时刻的第二GNSS数据和各时刻对应的第二俯仰角、第二横滚角、第二偏航角进行融合，修正第二俯仰角、第二横滚角和第二偏航角。

步骤406、根据各时刻修正后的第一俯仰角、第一横滚角及第一偏航角和修正后的第二俯仰角、第二横滚角及第二偏航角，得到第一惯性测量单元和第二惯性测量单元的各时刻的相对俯仰角、相对横滚角和相对偏航角。

步骤407、在各时刻的相对俯仰角、相对横滚角和相对偏航角中，分别去除初始俯仰角偏差、初始横滚角偏差和初始偏航角偏差，得到各时刻的振动引起的俯仰角偏差、横滚角偏差和偏航角偏差。

步骤408、根据各时刻的第一X轴加速度、第一Y轴加速度及第一Z轴加速度和第二X轴加速度、第二Y轴加速度及第二Z轴加速度，得到第一惯性测量单元和第二惯性测量单元的各时刻的相对X轴加速度偏差、相对Y轴加速度偏差和相对Z轴加速度偏差。该相对X轴加速度偏差、相对Y轴加速度偏差和相对Z轴加速度偏差一般为第一X轴加速度、第一Y轴加速度及第一Z轴加速度和第二X轴加速度、第二Y轴加速度及第二Z轴加速度各自对应的差值。

步骤409、在一预设周期内获得各时刻的振动引起的俯仰角偏差的最大值和最小值、横滚角偏差的最大值和最小值以及偏航角偏差的最大值和最小值，以及在该预设周期内获得各时刻的相对X轴加速度偏差的最大值和最小值、相对Y轴加速度偏差的最大值和最小值以及相对Z轴加速度偏差的最大值和最小值。

步骤410、将各时刻的振动引起的俯仰角偏差的最大值和最小值、横滚角偏差的最大值和最小值、偏航角偏差的最大值和最小值、相对X轴加速度偏差的最大值和最小值、相对Y轴加速度偏差的最大值和最小值以及相对Z轴加速度偏差的最大值和最小值作为该位置处的振动评估信息。

例如，在一车辆上，以20km/h的速度匀速行驶时，对已经进行加固的支架1(振动幅度一般较小)和未进行加固的支架2(振动幅度一般较大)，进行一个预设周期(如15分钟)的测试得到如下表1的结果：

表1：

通过表1可见，未进行加固的支架2的俯仰角偏差、横滚角偏差、偏航角偏差、相对X轴加速度偏差、相对Y轴加速度偏差以及相对Z轴加速度偏差的范围更大，可相当于未进行加固的支架2的振动更为明显。

采用本申请的上述实施例方式，可通过对加固前后的支架振动幅度进行对比，可发现明显差异，以此确定了本申请上述事实方式的可行性。

可见，为了评估传感器支架振动能否满足自动驾驶传感器的性能要求，可先对加固支架的振动情况进行充分的实验论证，若其性能可满足需求，则可以以加固支架的振动时产生的三个轴的姿态偏差和三个轴的加速度偏差作为指标来设置阈值，从而评估其他待评估的传感器支架。本申请所涉及的传感器支架的振动评估方法避免了大量重复实验论证以及分析雷达、摄像头数据的复杂过程，即无需通过传感器支架上的雷达和摄像头的复杂数据来分析传感器支架的振动情况，可以使传感器支架的振动变为参数化，更具可靠性与准确性。

另外，在一实施例中，本申请实施例还提供一种传感器支架的振动评估装置，应用于如图3所示的一种传感器支架的振动评估系统，传感器支架的振动评估系统包括可移动设备上安装的待评估传感器支架、设置在待评估传感器支架一至多个位置处的第一惯性测量单元，以及设置在可移动设备内部的第二惯性测量单元；传感器支架的振动评估装置用于实现上述图2至图7所对应的传感器支架的振动评估方法。

另外，在一实施例中，该传感器支架的振动评估装置可以为计算机或车载服务器。该计算机或车载服务器可以与第一惯性测量单元和第二惯性测量单元通信连接，以从第一惯性测量单元和第二惯性测量单元处获得数据。

另外，在一实施例中，本申请实施例还提供一种传感器支架的振动评估系统30，如图3所示，该传感器支架的振动评估系统30包括传感器支架的振动评估装置305、可移动设备40上安装的待评估传感器支架301、设置在待评估传感器支架301一至多个位置处的第一惯性测量单元302，以及设置在可移动设备40内部的第二惯性测量单元303。

该传感器支架的振动评估装置305用于：

实时采集一位置处的第一惯性测量单元302在各时刻的第一位姿信息，及第二惯性测量单元303在各时刻的第二位姿信息。

根据第一位姿信息和第二位姿信息，确定位姿偏差信息。

根据位姿偏差信息确定待评估传感器支架301在该位置处的振动评估信息。

另外，在一实施例中，该第一惯性测量单元302与待评估传感器支架301的表面固定连接，或者与待评估传感器支架301上设置的传感器304的表面固定连接。

另外，在一实施例中，该可移动设备40可以为车辆；该第二惯性测量单元303设置在车辆中心，或者设置在车辆的车头中心。

另外，在一实施例中，该第一位姿信息包括在预设的第一惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度以及第一惯性测量单元的第一俯仰角、第一横滚角和第一偏航角；第一惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度包括第一X轴加速度、第一Y轴加速度和第一Z轴加速度。

第二位姿信息包括在预设的第二惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度以及第二惯性测量单元的第二俯仰角、第二横滚角和第二偏航角；第二惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度包括第二X轴加速度、第二Y轴加速度和第二Z轴加速度。

预设的第一惯性测量单元坐标系和第二惯性测量单元坐标系各自的X轴、Y轴和Z轴的方向对应相同。

另外，在一实施例中，该传感器支架的振动评估装置305，具体用于：

根据预设的采集周期，在可移动设备匀速移动时实时采集一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一俯仰角、第一横滚角、第一偏航角、第一X轴加速度、第一Y轴加速度和第一Z轴加速度，以及实时采集第二惯性测量单元在各时刻的第二俯仰角、第二横滚角、第二偏航角、第二X轴加速度、第二Y轴加速度和第二Z轴加速度。

另外，在一实施例中，该第一惯性测量单元302连接有第一GNSS天线，第二惯性测量单元303连接有第二GNSS天线。

传感器支架的振动评估装置305，还用于：

根据预设的采集周期，在可移动设备匀速移动时实时采集第一GNSS天线的第一GNSS数据以及第二GNSS天线的第二GNSS数据。

根据各时刻的第一GNSS数据和各时刻对应的第一俯仰角、第一横滚角、第一偏航角进行融合，修正第一俯仰角、第一横滚角和第一偏航角。

根据各时刻的第二GNSS数据和各时刻对应的第二俯仰角、第二横滚角、第二偏航角进行融合，修正第二俯仰角、第二横滚角和第二偏航角。

另外，在一实施例中，该传感器支架的振动评估装置305，还用于：

在可移动设备处于水平静止状态时，获得第一惯性测量单元的第一初始姿态信息和第二惯性测量单元的第二初始姿态信息。

根据第一初始姿态信息和第二初始姿态信息，确定第一惯性测量单元与第二惯性测量单元的初始姿态偏差；初始姿态偏差包括初始俯仰角偏差、初始横滚角偏差和初始偏航角偏差。

另外，在一实施例中，传感器支架的振动评估装置305，具体还用于：

根据各时刻修正后的第一俯仰角、第一横滚角及第一偏航角和修正后的第二俯仰角、第二横滚角及第二偏航角，得到第一惯性测量单元和第二惯性测量单元的各时刻的相对俯仰角、相对横滚角和相对偏航角。

在各时刻的相对俯仰角、相对横滚角和相对偏航角中，分别去除初始俯仰角偏差、初始横滚角偏差和初始偏航角偏差，得到各时刻的振动引起的俯仰角偏差、横滚角偏差和偏航角偏差。

根据各时刻的第一X轴加速度、第一Y轴加速度及第一Z轴加速度和第二X轴加速度、第二Y轴加速度及第二Z轴加速度，得到第一惯性测量单元和第二惯性测量单元的各时刻的相对X轴加速度偏差、相对Y轴加速度偏差和相对Z轴加速度偏差。

另外，在一实施例中，该传感器支架的振动评估装置305，具体还用于：

在一预设周期内获得各时刻的振动引起的俯仰角偏差的最大值和最小值、横滚角偏差的最大值和最小值以及偏航角偏差的最大值和最小值，以及在该预设周期内获得各时刻的相对X轴加速度偏差的最大值和最小值、相对Y轴加速度偏差的最大值和最小值以及相对Z轴加速度偏差的最大值和最小值。

将各时刻的振动引起的俯仰角偏差的最大值和最小值、横滚角偏差的最大值和最小值、偏航角偏差的最大值和最小值、相对X轴加速度偏差的最大值和最小值、相对Y轴加速度偏差的最大值和最小值以及相对Z轴加速度偏差的最大值和最小值作为该位置处的振动评估信息。

值得说明的是，本申请实施例提供的一种传感器支架的振动评估系统的具体实现方式可以参见上述图2至图7对应的传感器支架的振动评估方法，此处不再赘述。

另外，在一实施例中，本申请实施例还提供一种可移动设备，包括上述图3中所示的传感器支架的振动评估系统30。

另外，在一实施例中，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述图2至图7对应的传感器支架的振动评估方法。

另外，在一实施例中，本申请实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述图2至图7对应的传感器支架的振动评估方法。

本申请实施例提供的一种传感器支架的振动评估方法、装置、系统及可移动设备，其中第一惯性测量单元设置在待评估传感器支架一至多个位置处，第二惯性测量单元设置在可移动设备内部，以作为可移动设备的基准惯性测量单元。本申请能够根据一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一位姿信息和可移动设备内部的第二惯性测量单元在各时刻的第二位姿信息确定位姿偏差信息，从而能够根据所述位姿偏差信息确定待评估传感器支架在该位置处的振动评估信息。可见，本申请实施例可以实现对传感器支架的各位置的振动评估，以更清晰的获知传感器支架的振动情况。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本申请中应用了具体实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (23)

1.一种传感器支架的振动评估方法，其特征在于，应用于一种传感器支架的振动评估系统，所述传感器支架的振动评估系统包括可移动设备上安装的待评估传感器支架、设置在待评估传感器支架一至多个位置处的第一惯性测量单元，以及设置在可移动设备内部的第二惯性测量单元；所述方法包括：

在可移动设备匀速移动时实时采集一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一位姿信息，及第二惯性测量单元在各时刻的第二位姿信息；

根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息，确定位姿偏差信息；

根据所述位姿偏差信息确定所述待评估传感器支架在该位置处的振动评估信息，

在实时采集一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一位姿信息，及第二惯性测量单元在各时刻的第二位姿信息之前，所述方法包括：

在可移动设备处于水平静止状态时，获得第一惯性测量单元的第一初始姿态信息和第二惯性测量单元的第二初始姿态信息；

根据所述第一初始姿态信息和第二初始姿态信息，确定第一惯性测量单元与第二惯性测量单元的初始姿态偏差。

2.根据权利要求1所述的传感器支架的振动评估方法，其特征在于，所述第一惯性测量单元与待评估传感器支架的表面固定连接，或者与待评估传感器支架上设置的传感器的表面固定连接。

3.根据权利要求1所述的传感器支架的振动评估方法，其特征在于，所述可移动设备为车辆；所述第二惯性测量单元设置在所述车辆中心，或者设置在所述车辆的车头中心。

4.根据权利要求1所述的传感器支架的振动评估方法，其特征在于，所述第一位姿信息包括在预设的第一惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度以及第一惯性测量单元的第一俯仰角、第一横滚角和第一偏航角；所述第一惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度包括第一X轴加速度、第一Y轴加速度和第一Z轴加速度；

所述第二位姿信息包括在预设的第二惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度以及第二惯性测量单元的第二俯仰角、第二横滚角和第二偏航角；所述第二惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度包括第二X轴加速度、第二Y轴加速度和第二Z轴加速度；

所述预设的第一惯性测量单元坐标系和第二惯性测量单元坐标系各自的X轴、Y轴和Z轴的方向对应相同。

5.根据权利要求4所述的传感器支架的振动评估方法，其特征在于，所述实时采集一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一位姿信息，及第二惯性测量单元在各时刻的第二位姿信息，包括：

根据预设的采集周期，在可移动设备匀速移动时实时采集一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一俯仰角、第一横滚角、第一偏航角、第一X轴加速度、第一Y轴加速度和第一Z轴加速度，以及实时采集第二惯性测量单元在各时刻的第二俯仰角、第二横滚角、第二偏航角、第二X轴加速度、第二Y轴加速度和第二Z轴加速度。

6.根据权利要求5所述的传感器支架的振动评估方法，其特征在于，所述第一惯性测量单元连接有第一GNSS天线，所述第二惯性测量单元连接有第二GNSS天线；

所述方法，还包括：

根据预设的采集周期，在可移动设备匀速移动时实时采集第一GNSS天线的第一GNSS数据以及第二GNSS天线的第二GNSS数据；

根据各时刻的第一GNSS数据和各时刻对应的第一俯仰角、第一横滚角、第一偏航角进行融合，修正所述第一俯仰角、第一横滚角和第一偏航角；

根据各时刻的第二GNSS数据和各时刻对应的第二俯仰角、第二横滚角、第二偏航角进行融合，修正所述第二俯仰角、第二横滚角和第二偏航角。

7.根据权利要求6所述的传感器支架的振动评估方法，其特征在于，所述初始姿态偏差包括初始俯仰角偏差、初始横滚角偏差和初始偏航角偏差。

8.根据权利要求7所述的传感器支架的振动评估方法，其特征在于，所述根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息，确定位姿偏差信息，包括：

根据各时刻修正后的第一俯仰角、第一横滚角及第一偏航角和修正后的第二俯仰角、第二横滚角及第二偏航角，得到第一惯性测量单元和第二惯性测量单元的各时刻的相对俯仰角、相对横滚角和相对偏航角；

在各时刻的相对俯仰角、相对横滚角和相对偏航角中，分别去除所述初始俯仰角偏差、初始横滚角偏差和初始偏航角偏差，得到各时刻的振动引起的俯仰角偏差、横滚角偏差和偏航角偏差；

根据各时刻的第一X轴加速度、第一Y轴加速度及第一Z轴加速度和第二X轴加速度、第二Y轴加速度及第二Z轴加速度，得到第一惯性测量单元和第二惯性测量单元的各时刻的相对X轴加速度偏差、相对Y轴加速度偏差和相对Z轴加速度偏差。

9.根据权利要求8所述的传感器支架的振动评估方法，其特征在于，所述根据所述位姿偏差信息确定所述待评估传感器支架在该位置处的振动评估信息，包括：

在一预设周期内获得各时刻的振动引起的俯仰角偏差的最大值和最小值、横滚角偏差的最大值和最小值以及偏航角偏差的最大值和最小值，以及在该预设周期内获得各时刻的相对X轴加速度偏差的最大值和最小值、相对Y轴加速度偏差的最大值和最小值以及相对Z轴加速度偏差的最大值和最小值；

将各时刻的振动引起的俯仰角偏差的最大值和最小值、横滚角偏差的最大值和最小值、偏航角偏差的最大值和最小值、相对X轴加速度偏差的最大值和最小值、相对Y轴加速度偏差的最大值和最小值以及相对Z轴加速度偏差的最大值和最小值作为该位置处的振动评估信息。

10.一种传感器支架的振动评估装置，其特征在于，应用于一种传感器支架的振动评估系统，所述传感器支架的振动评估系统包括可移动设备上安装的待评估传感器支架、设置在待评估传感器支架一至多个位置处的第一惯性测量单元，以及设置在可移动设备内部的第二惯性测量单元；所述传感器支架的振动评估装置用于实现权利要求1至9任一项所述的传感器支架的振动评估方法。

11.根据权利要求10所述的传感器支架的振动评估装置，其特征在于，所述传感器支架的振动评估装置为计算机或车载服务器。

12.一种传感器支架的振动评估系统，其特征在于，所述传感器支架的振动评估系统包括传感器支架的振动评估装置、待评估传感器支架、设置在待评估传感器支架一至多个位置处的第一惯性测量单元，以及设置在可移动设备内部的第二惯性测量单元；所述传感器支架的振动评估装置用于：

在可移动设备匀速移动时实时采集一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一位姿信息，及第二惯性测量单元在各时刻的第二位姿信息；

根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息，确定位姿偏差信息；

根据所述位姿偏差信息确定所述待评估传感器支架在该位置处的振动评估信息，

所述传感器支架的振动评估装置，还用于：

在可移动设备处于水平静止状态时，获得第一惯性测量单元的第一初始姿态信息和第二惯性测量单元的第二初始姿态信息；

根据所述第一初始姿态信息和第二初始姿态信息，确定第一惯性测量单元与第二惯性测量单元的初始姿态偏差。

13.根据权利要求12所述的传感器支架的振动评估系统，其特征在于，所述第一惯性测量单元与待评估传感器支架的表面固定连接，或者与待评估传感器支架上设置的传感器的表面固定连接。

14.根据权利要求12所述的传感器支架的振动评估系统，其特征在于，所述可移动设备为车辆；所述第二惯性测量单元设置在所述车辆中心，或者设置在所述车辆的车头中心。

15.根据权利要求12所述的传感器支架的振动评估系统，其特征在于，所述第一位姿信息包括在预设的第一惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度以及第一惯性测量单元的第一俯仰角、第一横滚角和第一偏航角；所述第一惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度包括第一X轴加速度、第一Y轴加速度和第一Z轴加速度；

所述第二位姿信息包括在预设的第二惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度以及第二惯性测量单元的第二俯仰角、第二横滚角和第二偏航角；所述第二惯性测量单元坐标系下的三个轴的加速度包括第二X轴加速度、第二Y轴加速度和第二Z轴加速度；

所述预设的第一惯性测量单元坐标系和第二惯性测量单元坐标系各自的X轴、Y轴和Z轴的方向对应相同。

16.根据权利要求15所述的传感器支架的振动评估系统，其特征在于，所述传感器支架的振动评估装置，具体用于：

根据预设的采集周期，在可移动设备匀速移动时实时采集一位置处的第一惯性测量单元在各时刻的第一俯仰角、第一横滚角、第一偏航角、第一X轴加速度、第一Y轴加速度和第一Z轴加速度，以及实时采集第二惯性测量单元在各时刻的第二俯仰角、第二横滚角、第二偏航角、第二X轴加速度、第二Y轴加速度和第二Z轴加速度。

17.根据权利要求16所述的传感器支架的振动评估系统，其特征在于，所述第一惯性测量单元连接有第一GNSS天线，所述第二惯性测量单元连接有第二GNSS天线；

所述传感器支架的振动评估装置，还用于：

根据预设的采集周期，在可移动设备匀速移动时实时采集第一GNSS天线的第一GNSS数据以及第二GNSS天线的第二GNSS数据；

根据各时刻的第一GNSS数据和各时刻对应的第一俯仰角、第一横滚角、第一偏航角进行融合，修正所述第一俯仰角、第一横滚角和第一偏航角；

根据各时刻的第二GNSS数据和各时刻对应的第二俯仰角、第二横滚角、第二偏航角进行融合，修正所述第二俯仰角、第二横滚角和第二偏航角。

18.根据权利要求17所述的传感器支架的振动评估系统，其特征在于，所述初始姿态偏差包括初始俯仰角偏差、初始横滚角偏差和初始偏航角偏差。

19.根据权利要求18所述的传感器支架的振动评估系统，其特征在于，所述传感器支架的振动评估装置，具体还用于：

根据各时刻修正后的第一俯仰角、第一横滚角及第一偏航角和修正后的第二俯仰角、第二横滚角及第二偏航角，得到第一惯性测量单元和第二惯性测量单元的各时刻的相对俯仰角、相对横滚角和相对偏航角；

在各时刻的相对俯仰角、相对横滚角和相对偏航角中，分别去除所述初始俯仰角偏差、初始横滚角偏差和初始偏航角偏差，得到各时刻的振动引起的俯仰角偏差、横滚角偏差和偏航角偏差；

根据各时刻的第一X轴加速度、第一Y轴加速度及第一Z轴加速度和第二X轴加速度、第二Y轴加速度及第二Z轴加速度，得到第一惯性测量单元和第二惯性测量单元的各时刻的相对X轴加速度偏差、相对Y轴加速度偏差和相对Z轴加速度偏差。

20.根据权利要求19所述的传感器支架的振动评估系统，其特征在于，所述传感器支架的振动评估装置，具体还用于：

在一预设周期内获得各时刻的振动引起的俯仰角偏差的最大值和最小值、横滚角偏差的最大值和最小值以及偏航角偏差的最大值和最小值，以及在该预设周期内获得各时刻的相对X轴加速度偏差的最大值和最小值、相对Y轴加速度偏差的最大值和最小值以及相对Z轴加速度偏差的最大值和最小值；

将各时刻的振动引起的俯仰角偏差的最大值和最小值、横滚角偏差的最大值和最小值、偏航角偏差的最大值和最小值、相对X轴加速度偏差的最大值和最小值、相对Y轴加速度偏差的最大值和最小值以及相对Z轴加速度偏差的最大值和最小值作为该位置处的振动评估信息。

21.一种可移动设备，其特征在于，包括权利要求12至20任一项所述的传感器支架的振动评估系统。

22.一种计算机可读存储介质，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9任一项所述的传感器支架的振动评估方法。

23.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在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程序时实现权利要求1至9任一项所述的传感器支架的振动评估方法。

Images