CN111902693A

CN111902693A - 用于校准装备于车辆的陀螺仪的方法

Info

Publication number: CN111902693A
Application number: CN201980019333.XA
Authority: CN
Inventors: 大卫·维西埃; 马蒂厄·希尔伊恩; 昂德里克·迈耶; 让-菲力浦·杜加尔德
Original assignee: Xi Sinawei
Current assignee: Xi Sinawei; Sysnav SAS
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2020-11-06
Also published as: KR20200130423A; JP7344895B2; FR3079026A1; EP3765818A1; FR3079026B1; WO2019175516A1; JP2021518529A; US20210088357A1; US11898872B2

Abstract

公开一种用于校准装备于车辆(1)的陀螺仪(11)的方法，该方法的特征在于，其包括以下步骤：(a)获得步骤，使用陀螺仪(11)获得车辆(1)的测量角速度，以及使用用于测量至少一个表示车辆(1)的角速度的量的装置(20)，获得所述至少一个表示车辆(1)的角速度的量的测量值；(b)确定步骤，使用数据处理装置(21)确定至少一个用于校准陀螺仪(11)的参数的值，以使车辆(1)的第一估计角速度和车辆(1)的第二估计角速度之间的间隙最小化，其中车辆(1)的第一估计角速度是测量角速度和陀螺仪(11)的校准参数的函数，以及车辆(1)的第二估计角速度是所述至少一个表示车辆(1)的角速度的量的测量值的函数。

Description

用于校准装备于车辆的陀螺仪的方法

技术领域

本发明涉及没有GNSS的导航领域。

更具体地，本发明涉及一种用于校准装备于配备有里程计的车辆的陀螺仪的方法。

背景技术

如今，通过GNSS(全球导航卫星系统,例如GPS)或使用通信网络(使用发射器终端的三角测量、Wi-Fi网络或其他)来跟踪车辆位置是很常见的。

这些方法被证明是非常有限的，因为它们在室内、隧道中或离发射器太远的地方不起作用，并且被证明依赖于外部技术，例如用于GNSS的卫星，这些卫星可能是不可用的，甚至是自动加扰的。

或者，“自动”方法也已知用于在任何环境中使用惯性或磁惯性单元跟踪车辆的相对位移。相对位移是指车辆在空间中相对于一个点和初始化时给定的固定的轨迹。除了轨迹之外，这些方法还可以获得车辆相对于相同初始固定的方向。

惯性单元至少由三个加速度计和三个三轴布置的陀螺仪组成。通常，陀螺仪“保持”固定，其中加速度计测量值的双时间积分使得估计运动成为可能。

众所周知，为了能够使用常规惯性导航方法，例如在诸如战斗机或客机，潜艇，轮船等的重型应用中实现的惯性导航方法，必须使用非常高精度的传感器。事实上，仅仅加速度测量的双时间积分意味着恒定的加速度误差产生位置误差，该位置误差以正比于时间平方的方式增加。

里程计是一种替代技术，它可以通过对车轮位移的单独测量来估计轮式移动车辆的位置。

传统上，参照图1，里程计用于测量曲线横坐标和两个车轮(例如左后车轮和右后车轮)的旋转频率，由此推导出相应的各自的速度(作为车轮直径的函数)v_L和v_R，并且通过“差分里程计”获得“总”速度v(即连接两个车轮10a、10b的车轴的中心的速度)和车辆的角速度ω，通过以下等式：

其中d为车轮之间的距离。

差分里程计提供了满意的结果，专利US8965691例如提出了一种在n个车轮上的通用版本，用于跟踪车辆的运动，作为在低速小位移期间(不能被GNSS正确检测到)，例如在停车时的操纵期间，GNSS或惯性单元的替代。

然而，差分里程计被证明很容易引入误差，不能单独用作GNSS的完全替代品。

事实上，为了使其可靠，必须不能有一点打滑，两个车轮被认为是完全平行的，并且诸如车轮之间的距离或它们的直径之类的参数是恒定的并且是精确已知的。此外，在低速时，里程计计数“顶部”(见下文)的速度结果会失去精度，这将使差分里程计得出的角速度结果更加恶化。

此外，差分里程计给出了相对于车辆而不是道路围绕垂直轴的角速度。仅这一点就能计算出方位角，前提是道路是水平的。

因此，有人建议与里程计结合使用陀螺仪，或者甚至完整的惯性单元。

第一种方法是使用陀螺仪/惯性单元(或另一个参考)来校准里程计。在这方面，专利申请US2012/0022780是众所周知的，其讨论了具有误差模型的里程计的缺陷。

事实证明，这种方法很麻烦并且只能部分解决问题。

或者，US2009/0265054提出使用陀螺仪来确定方位角，并且使用差分里程计(以及其他信号，例如方向盘的角度)来识别沿着直线的轨迹，以便使陀螺仪偏转。根据上面给出的等式，这种方法对应于去看是否v_R＝v_L(或者，在实践中，如果它们的差低于给定的阈值)。在v_R≠v_L的情况下对于非零角速度(或超过给定的阈值以识别沿直线的轨迹)的情况，US2009/0265054的方法没有提供任何定量处理，也不使用里程计速度。

这种方法简单而有效，但被证明是限制性的，因为它依赖于直线。此外，在实践中，轨迹在直线上是不够的，还必须不能够太强地加速，没有加速的直线只能识别陀螺仪的偏差，而不能识别比例因子。

希望获得一种新颖的方法用来校准车辆的陀螺仪，以便估计车辆的运动，这种方法能够获得高质量的结果，并且不受限制。

发明内容

因此，根据第一方面，本发明涉及一种用于校准装备于车辆的陀螺仪的方法，该方法的特征在于，其包括以下步骤：

(a)获得步骤，

通过陀螺仪获得车辆的测量角速度，以及

通过用于测量至少一个表示车辆的角速度的量的装置，获得所述至少一个表示车辆的角速度的量的测量值；

(b)确定步骤，通过数据处理装置确定至少一个用于校准陀螺仪的参数的值，以使车辆的第一估计角速度和车辆的第二估计角速度之间的差最小化，

车辆的第一估计角速度是测量角速度和用于校准陀螺仪的参数的函数，以及

车辆的第二估计角速度是所述至少一个表示车辆的角速度的量的测量值的函数。

根据其他有利且非限制性的特征：

车辆的第一估计角速度

与通过模型

测量的角速度

相关联，其中D和b是用于校准陀螺仪的参数；

步骤(b)包括实施递归滤波或优化；

测量装置包括至少两个里程计(20a，20b)，或者方向盘角度传感器；

测量装置包括至少两个里程计，车辆具有至少两个装有里程计的车轮，所述表示车辆的角速度的量是所述车轮的速度，并且所述车辆的第二估计角速度是车轮的测量速度和校准里程计的参数的函数；

步骤(b)还包括确定至少一个用于校准里程计的参数的值；

车辆的两个后车轮设有里程计，车辆的第二估计角速度

通过公式

分别与左后车轮和右后车轮的测量速度v_L，v_R相关联，其中，α_R，α_L和d是用于校准里程计的参数；

校准参数D和d是预定的，步骤(b)包括确定校准参数b，α_R和α_L；

步骤(b)包括最小化

该方法包括步骤(c),估计表示校准参数的误差的参数；

所述表示校准参数的误差的参数是为校准参数的确定值而计算的所述第一和第二估计角速度的函数；

所述表示校准参数的误差的参数是给定时间间隔内

的平均值；

步骤(c)包括，如果所述表示校准参数的误差的参数低于预定阈值，则实际校准陀螺仪，以及如果合适用于作为校准参数的确定值的函数测量至少一个表示车辆的角速度的量的装置；

该方法包括步骤(d)，该步骤由数据处理装置根据车辆的测量角速度和/或所述车轮的测量速度的函数来估计所述车辆的运动，并且估计校准参数的值，其中在步骤(d)中，根据车辆的测量角速度和校准参数值的函数，唯一地估计车辆的方向，并且所述车轮的测量速度用于估计车辆的总体速度。

根据第二方面，一种轮式车辆，包括：陀螺仪，其被构造为获得所述车辆的测量角速度，用于测量至少一个表示车辆的角速度的量的装置，并被构造为获得所述至少一个表示车辆的角速度的量的测量值，该车辆的特征在于，其还包括数据处理装置，其被构造为确定至少一个用于校准陀螺仪的参数的值，以使车辆的第一估计角速度和车辆的第二估计角速度之间的差最小化，

根据第三和第四方面，提出一种计算机程序产品，包括用于执行根据本发明第一方面的用于校准陀螺仪的方法的代码指令；和一种可由计算机设备读取的存储装置，在该存储装置上，计算机程序产品包括用于执行根据提出的校准陀螺仪的第一方面的方法的代码指令。

附图说明

通过阅读下面对优选实施例的描述，本发明的其他特征和优点将变得清楚。将参考附图给出该描述，其中：

图1是示出差分里程计的示意图；

图2表示用于实施根据本发明的方法的示例性车辆结构。

具体实施方式

架构

参考图2，本方法能够校准装备于车辆1的陀螺仪11(即能够测量车辆1的角速度的惯性测量装置)。车辆还配备有用于测量至少一个表示车辆1的角速度的其他量的装置20。

应当理解，装置20可以是与车辆1集成在一起的任何传感器，而不是陀螺仪，这使得间接获得角速度成为可能。因此，所述测量装置20有利地包括角度方向盘传感器(表示车辆1的角速度的所述至少一个量是方向盘相对于车辆1以直线行驶的参考位置的角度)，和/或至少两个里程计20a、20b，即车辆1具有至少两个车轮10a、10b，每个车轮都设有里程计20a，20b(表示车辆1的角速度的量是设置有里程计20a、20b的每个车轮10a、10b的速度)。更具体地，在这个优选的称为“里程计”实施例中，车辆1包括陀螺仪11和至少两个里程计20a、20b，每个里程计用于车辆1的一个车轮10a、10b，该实施例将在本说明书的剩余部分中具体描述。自然，车辆1的车轮可以不装备里程计20a、20b。

在图2的示例中，其表示具有四个汽车型车轮的传统车辆1，车辆1的两个后车轮10a、10b设置有里程计20a、20b(分别用于左后车轮10a和右后车轮)，并且两个前车轮不设置里程计。这是一种有利的构造，因为后车轮不像前车轮那样绕垂直轴转动，即保持完全平行并保持恒定的距离。此外，在前车轮驱动车辆的最常见情况下，后车轮不被驱动，因此不会打滑。

然而，应当理解，可替换地，可以采用两个前车轮(也将描述该示例，如将看到的，当方向盘转动时，前车轮不再彼此精确平行，但是可以计算其影响)，或者前车轮和后车轮，或者甚至三个或四个车轮。一般来说，本领域的技术人员将知道如何为此目的使用阿克曼转向几何学。

应当注意，车辆1不一定是汽车，并且可以是具有任意数量车轮的任何车辆(包括多于四个车轮，如在卡车中)。

里程计是指被配置能够通过计算转数(“转速计数器”)或测量曲线横坐标来测量车轮速度的装置。通常，里程计有固定在车轮上的部分(例如磁铁)，并检测这个固定部分(称为“顶部”)的每次通过，以便计算每单位时间的转数，即旋转频率。其他技术是已知的，例如车轮上标记的光学检测，或者专利FR2939514的磁力计，其检测包括金属元件的物体的旋转。

这里，车轮的“速度”是一个标量，即车轮在地面参考系中的速度的大小(在没有打滑的假设下)。如果车轮10a、10b的半径r是已知的，旋转频率f的测量可以估计速度的标量：v＝2πrf。

在本方法中，应当理解，里程计20a、20b能够直接提供车轮10a、10b的速度，或者它们仅仅指示“顶部”，并且从那里推导速度的是将在下文中描述的处理单元21。

车辆1还装备有陀螺仪11(通常与车体成一体，并且一般来说固定在车辆1的参考系中)，即惯性测量装置，其能够根据限定车辆参考系的三个正交轴系统来测量车辆1的角速度。

围绕垂直轴的旋转由驾驶员转动方向盘时作用的角度来描述。在通常平坦的地面上，车辆方向的变化在水平面上，即也沿着所述垂直轴。

实际上，滚动(沿着车辆1的纵轴旋转)和俯仰(沿着车辆1的横轴旋转)的非零值可能是例如道路倾斜的结果。这些角度的处理在运动的估计时可能变得重要；相反，围绕车辆的垂直轴的旋转正是差分里程计提供的理想测量的结果。

因此，将注意到，在所有情况下，陀螺仪11沿着车辆1的垂直轴的偏差的估计主要是精确的(即使对于非水平的道路)。

可以观察到，在纵向或横向加速的情况下，陀螺仪11固定在其上的底盘的运动可能会干扰相对于正交于道路的平面的轴线的该轴线。对于足够小的加速度，这种影响可以被忽略或建模，这可以通过后验验证，例如，通过表征校准(见下文)。

为方便起见，角速度矢量

的垂直分量标记为ω。按照惯例，对于逆时针方向的弯曲(“右转”)，角速度为正，而对于顺时针方向的弯曲(“左转”)，角速度为负。

应当注意，车辆1可以沿着其他轴和/或加速度计装备有其他陀螺仪，或者甚至包括惯性单元，该惯性单元具有至少三个加速度计和三个三轴布置的陀螺仪。加速度计对施加在传感器上的重力以外的外力很敏感，因此可以测量特定的加速度标记为

如所解释的，车辆1还包括用于实现直接实时本方法的处理操作的处理装置21(通常是处理器)，例如车辆1的车载计算机，以及可选的存储器22和接口23，以将关于车辆1的运动的信息(瞬时速度值、方位角、地图上的位置等)反馈给驾驶员，和/或向车辆1发送命令。在这方面，车辆1尤其可以是自动车辆，并且处理装置21被构造为实现车辆1的自动导航。因此，所述命令被发送到车辆的控制部件(发动机、方向盘致动器等)以便模拟驾驶员的驾驶。

陀螺仪11和测量装置20(优选里程计20a、20b)连接到数据处理装置21，尤其以有线方式，例如通过以太网。

车辆1可以可选地包括互补传感器，例如GNSS接收器等。

方法

本方法是用于至少校准陀螺仪11的方法。校准是指确定一个或多个校准参数，其列表将在下文中看到。特别地，某些校准参数可以被认为是可靠的和预定的。至于那些要确定的参数，可以提供它们具有“当前”值，并且如果适当的话，这些值将被修改。

在特别优选的实施例中，该方法还可以是用于校准测量装置20(里程计20a、20b)的方法，即陀螺仪11和里程计20a、20b可以同时校准。这是一个非常有利的实施例，因为正如将会看到的，甚至不再需要假设装置20(里程计)的测量被正确地校准以将其用作校准陀螺仪的参考：两者自动地相互校准。可选地，显然可以将测量装置20(里程计20a、20b)视为正确校准，并因此校准陀螺仪11，这使得例如校准陀螺仪11的更多参数成为可能。

如将在下文中看到的，在有利的实施例中，本方法甚至是用于估计车辆1的运动的方法，即，它包括在校准之后使用测量值以可靠的方式从中推导出运动的一个或多个分量。

本方法在没有强加速度的直线轨迹的情况下起作用(在文件US2009/0265054中提出)，但是也在具有不同弯曲和加速度的轨迹的情况下起作用。

在第一步骤(a)中，所述方法包括由陀螺仪11获取的所述车辆1的测量角速度标记为

以及通过用于测量表示车辆1的角速度的至少一个量(称为测量值)的装置20。在里程计实施例中，步骤(a)更具体地包括由里程计20a、20b获取所述车轮10a、10b的测量速度。在左车轮10a和右车轮10b的优选示例中，这些速度被标记为v_L和v_R。

这些量有利地通过dt采样(即每“dt”秒)来测量，其中dt与车辆1的运动的特征时间相比非常小，通常为40ms。

这里，“车辆1的角速度”被认为是指至少如所解释的绕其垂直轴的角速度，但是也可以考虑沿其他轴的角速度。

在步骤(b)中，数据处理装置21确定至少一个用于校准陀螺仪11的参数的值，以使车辆1的第一估计角速度和车辆1的第二估计角速度之间的差最小化。

这个想法是用不同的方法来估计，特别是通过使用不同的数据、角速度。理想情况下，这两个估计值是一致的，如果不一致，就意味着传感器必须重新校准。

一般来说，步骤(b)以循环的方式实现，以定期重新校准陀螺仪11。

车辆1的第一估计角速度标记为

源自陀螺仪。它是测量的角速度和用于校准陀螺仪11的参数的函数。优选地，它通过公式

与测量的角速度

相关联，其中D和b是用于校准陀螺仪11的参数。更准确的，D是比例因子并且b是偏差。本领域技术人员还将知道，如果需要达到期望的精度，如何校正地球自转对

的影响，这取决于纬度。

在三维姿态的情况下，D是一般的3×3矩阵＝(通过正确固定的正交矩阵)×(包含比例因子和调整的上三角矩阵)。就目前ω仅描述围绕车辆1的垂直轴的旋转而言，仅明确地为这种情况制定方程就足够了。优选地，认为D是预先确定的(实际上变化很小)，并且陀螺仪11唯一要确定的校准参数是b，其实际上具有随时间变化的趋势(称为陀螺仪11的漂移)。

应当注意，更一般地，可以考虑一般的误差模型：

其中函数(应用程序)g不一定精确。

车辆1的第二估计角速度标记为

源自其他类型的测量，特别是里程计。在里程计实施例中，它是车轮10a、10b的测量速度和校准里程计20a、20b的参数的函数，并且可能车辆的几何参数不构成校准参数一部分。用于校准里程计的参数是车辆1的物理参数。如所解释的，在考虑车辆1的后车轮的优选实施例中，车辆1的第二估计角速度

通过公式

分别与左后车轮10a和右后车轮10b的测量速度v_L，v_R相关联，其中d是车轮10a、10b之间的距离。例如，如果采用两个前车轮，则根据阿克曼转向几何学，可以使用方程组

将

和v(车辆1的速度的标量)关联起来，其中a为车辆的前轴和后轴之间的距离。优选地，在本说明书的剩余部分中，将继续考虑后车轮上的里程计20a、20b的情况，这是最简单的。

应该注意的是，在这一阶段可能会有额外的里程计，这些里程计的测量值没有考虑在内。例如，可以为三个车轮提供里程计，并且在步骤(b)中仅使用两个车轮的测量值，第三个车轮的里程计的测量值可以单独使用，见下文。

考虑到该模型的缺陷，可以添加表征车轮10a、10b的“实际”半径的校准参数(其作为温度、时间、压力等的函数而变化)，通过用1阶的系数对其进行加权，即v_R在公式中被替换为α_Rv_R并且v_L被替换为α_Lv_L。如果使用两个以上的车轮，则增加的系数α也一样多。

第二估计角速度的公式(在后车轮的情况下)变成：

其中，α_R，α_L和d是用于校准陀螺仪11的参数。再一次，可以假设距离d是预先确定的(在实践中它变化很小)，并且对于里程计唯一要确定的校准参数是α_R和α_L。

因此，在同时双重校准的特别优选实施例中，只有三个校准参数要确定：α_R，α_L和b。该有限数量的参数使得从车辆1具有“变化的”轨迹(作为时间的函数而变化的方向/速度)的时刻起能够进行这种双重校准。这尤其适用于高速和/或加速时轮胎变形和缺陷的情况，参见US4788645。

有利的是，在步骤(b)中最小化的目标是差值

这通过

反映在优选模型中。该表达式的最小化将没有模糊的给出通用轨迹的参数。然而，应该理解的是，本领域的技术人员也可以使用任何其他对

和

(二范数，无穷范数等)之间的差异敏感的函数。

为了实现这种最小化，数据处理装置21可以在给定长度的时间间隔内工作。在这方面，以已知的方式，递归滤波(RLS、递归最小二乘法等)或优化(最小二乘法等)可以被使用。

误差表征

优选地，该方法还包括估计表示(陀螺仪11的)校准参数的误差的参数的步骤(c)。步骤(c)优选在步骤(b)的每次发生之后实施。

其思想是估计由测量装置20提供的信息的质量，以区分不太有利于校准的情况，即，源自装置20的数据不可靠的情况，例如打滑的情况、由于过高的加速度(例如，强制动或弯曲)导致的底盘的过强运动的情况，或者重要的几何缺陷(例如，轮胎放气)。在这方面，可以实现所述参数与阈值的比较。

因此，如果表示误差的所述参数高于所述预定阈值，则步骤(b)没有在有利的条件下发生，并且校准的结果不被接受。前一次校准的参数作为校准保留。此外，有可能暂时拒绝装置20的测量(即里程计测量)。换句话说，如果表示误差的所述参数低于所述预定阈值，步骤(c)包括陀螺仪11和/或用于测量所述至少一个表示车辆1的角速度的量的装置20的实际校准，所述至少一个量具有在步骤(b)校准参数的确定的值。

应该注意的是，在步骤(b)发生期间校准参数的确定值，但不用于实际校准，可以存储在数据存储装置12上，并在步骤(c)的未来发生期间使用。例如，可以提出，只要表示误差的参数高于阈值，就存储所确定的校准参数，并且当误差低于阈值时，实际校准也考虑所存储的值。

应当理解，误差表征使得以某种方式识别车辆1的行驶状态成为可能。行驶状态是指车辆1的运动的特征。例如，根据经验可知，具有非常强的动态的时间间隔是典型的非常急的弯曲或驼背，并且在一般方式的情况下，车辆1的车身相对于底盘的打滑或运动，里程计测量可能不合适。相反，不太强但变化的动态特性(线性加速度和弯曲，一方面足够小，使得底盘的运动的影响可以忽略不计，或者可以足够精确地建模，但是另一方面又足够显著，便于校准比例因子，而不仅仅是陀螺仪11的偏差)是提供“丰富”数据的典型情况。

实际上，车辆可能会经历三种不同的行驶状态：

无强加速度的直线：US20090265054中开发的运行状态，即使它不是“最丰富的”，它仍然有利于根据本方法的校准；

急弯(或线性加速度)：线路包含急弯，急弯对车辆的影响无法获得良好的校准，并且这种行驶状态通常会导致校准被拒绝；

轻微弯曲：该路线包含一些弯曲，这些弯曲使得有可能校准陀螺仪的比例因子(如果希望的话)，但是这些弯曲还不是太紧，以至于上述现象仍然可以忽略或者至少可以建模(见下文)。正是这种运行状态，在实践中是最常见和最“丰富”的，这是本方法可以利用，并且步骤(c)选择得非常特别。

一般而言，表示校准参数上的误差的所述参数是至少所述第二估计角速度和“参考”角速度的函数，所述第二估计角速度是为校准参数的确定值计算的，所述“参考”角速度示出了比较元素，根据第一实施例，所述比较元素是第一角速度(陀螺仪角速度)的值。

步骤(c)的第一个实施例被称为内在的，因为它仅使用步骤(b)中可获得的量。优选地，使用步骤(b)的估计残差，即在里程计的情况下，表示误差的所述参数尤其是给定时间间隔内的

的范数(例如二范数或无穷范数)。在这种情况下，步骤(c)可以与步骤(b)同时进行。在递归滤波的情况下，可以使用给定时间段内滤波器的创新的范数(例如二范数或无穷范数)。

在步骤(c)的第二个实施例中，称为外在的，使用了另一种类型的量，特别是：

方向盘角度，如果使用了里程计；

里程计，如果使用了方向盘角度；

GNSS数据，例如GPS(如有)；等等。

本领域技术人员将知道如何基于这些量中的一个或另一个计算参考角速度，以便将其与第二估计角速度进行比较。

应当注意，所述理论角速度可以使用步骤(b)中未使用的可选车轮的里程计信息来获得，即步骤(a)包括，对于至少一个设置有里程计的附加车轮，通过该里程计获取附加车轮的测量速度，以便以类似于第二估计角速度的方式获得第三估计角速度

(车轮刚刚被改变，注意，用于第一角速度的车轮可以重新用于第三角速度)，并且表示校准参数误差的所述参数特别是给定的时间间隔内

的平均值。

可选地或作为补充，有可能借助于学习来改进对该误差参数的估计和/或开发一种方法，用于以更稳健的方式和提高的可用性来识别有利的运行状态。

特别地，可以实现学习机制，例如神经网络、支持向量机、最近邻方法、决策树森林等。因此，在步骤(b)和(c)的每次发生时，有可能丰富学习基础，其中每个测量数据集(描述车辆1的行驶状态)用表示误差的参数的相应值“标记”，以便逐渐地(随着步骤(b)和(c)的连续发生)和自动地学习以区分可接受的校准和不可接受的校准。这样，校准会永久性地自我改进。

应当注意，在如前提到的其它类型的量可用的情况下，在所述表示误差的参数大于阈值的情况下(即，校准结果不被接受)，相反可以简单地拒绝由装置20测量的值，以尝试在表示误差的参数的异常高的值的起点处建模和校正中断。例如：

使用这些补充数据(特别是源自其他里程计的数据)可以识别打滑；

主体运动可以被估计并因此得到补偿(“传统的”滚转俯仰估计器，见PJ Bristeau的论文，Techniques d’estimation du déplacement d’un véhicule sans GPS etautres exemples de conception de systèmes de navigation MEMS(2012).)。

轮胎的变形可以建模(参见文件US2012/0022780或US4788645)以整合到计算中。

运动估计

如所解释的，该方法有利地包括由数据处理装置21估计所述车辆1的运动的步骤(d)，所述运动是车辆1的测量角速度和/或所述至少一个表示车辆1的角速度的量(所述车轮10a、10b的测量速度)的测量值的函数，以及校准参数的值，所述校准参数的值根据步骤(c)的结果被更新或不被更新，即如果合适，在实际重新校准之后。步骤(d)可以以连续的方式实施。

运动的估计被认为尤其意味着至少对车辆1的方向(在水平面，即方位角，应当注意，可以假设车辆的水平面基本上与地面水平面重合，或者至少本领域技术人员将知道如何检测和校正这两个平面之间的位差)的估计，并且有利地是速度标量的估计。方向通常通过角速度的积分获得。

优选地，通过数据处理装置21对所述车辆1的方位角的估计作为车辆1的测量角速度和校准参数的值的函数唯一地完成。总之，另一种类型的信息(里程计)用于校准陀螺仪11，接下来用于估计方位角，仅使用陀螺仪信息(因为它总是可用的，包括在低速和非平坦地面上)。如果合适，所述车轮10a、10b的测量速度(即里程计数据)仅在步骤(d)中用于确定车辆1的总体速度，特别是通过确定它们的平均值。

步骤(d)可以进一步包括作为所述参数的函数的计算，所述参数表示用于校准陀螺仪在方向(方位角)中的误差的参数上的误差。例如，校准后一段时间内累积的方位角误差可以通过偏差的估计的不确定性乘以这段时间的持续时间来估计。

应当注意，在自动车辆的情况下，步骤(d)可以包括生成作为估计运动的函数的所述车辆1的命令，以便例如将车辆1带到期望的目的地，或者当保持在没有障碍物的轨迹中时停止车辆1。

设备和车辆

根据第二方面，本发明尤其涉及一种组件，该组件装备有用于实现该方法的一个或另一个实施例的11、20a、20b、21。

该组件可以作为套件安装在“传统”车辆1中，以便对其进行改造。可选地，车辆1可以是已经配备有用于车辆1导航的数据处理装置21以及诸如陀螺仪11的传感器和/或诸如里程计20a、20b的测量装置20的自动车辆。

特别地，提出了一种轮式车辆1，包括：

陀螺仪11，被构造为获取车辆1的测量角速度；

用于测量至少一个表示车辆1的角速度的量的装置20，所述至少一个表示车辆1的角速度的量的测量值，即角度方向盘传感器或里程计20a、20b，装备于至少两个车轮并被构造为获得所述两个车轮10a、10b的测量速度；

数据处理装置21，被构造为确定至少一个用于校准陀螺仪11的参数的值，将车辆1的第一估计角速度和车辆1的第二估计角速度之间的差最小化，

车辆1的第一估计角速度是测量角速度和用于校准陀螺仪11的参数的函数，以及

车辆1的第二估计角速度是所述至少一个表示车辆1的角速度的量的测量值的函数(优选地作为车轮10a、10b的测量速度和用于校准里程计20a、20b的参数的函数)。

如前所述，车辆1还可以包括存储器22和接口23，以及其他传感器，例如角度方向盘传感器或GNSS接收器。

此外，数据处理装置21还可以被构造为估计表示校准参数上的误差的参数，和/或估计作为车辆1的测量角速度和/或所述车轮10a、10b的测量速度(如果合适，根据表示误差的所述参数与阈值的比较结果)的函数的所述车辆1的运动，以及校准参数的值。

计算机程序产品

根据第三和第四方面，本发明涉及一种计算机程序产品，其包括用于执行(在处理装置21上)根据本发明第一方面的用于校准陀螺仪11的方法的代码指令，以及可由计算机设备(例如数据存储装置22)读取的存储装置，该计算机程序产品位于该存储装置上。

Claims

1.一种用于校准装备于车辆(1)的陀螺仪(11)的方法，该方法的特征在于，其包括以下步骤：

(a)获得步骤，

通过陀螺仪(11)获得车辆(1)的测量角速度，以及

通过用于测量至少一个表示车辆(1)的角速度的量的装置(20)，获得所述至少一个表示车辆(1)的角速度的量的测量值；

(b)确定步骤，由数据处理装置(21)确定至少一个用于校准陀螺仪(11)的参数的值，以使车辆(1)的第一估计角速度和车辆(1)的第二估计角速度之间的差最小化，

车辆(1)的第一估计角速度是测量角速度和用于校准陀螺仪(11)的参数的函数，以及

车辆(1)的第二估计角速度是所述至少一个表示车辆(1)的角速度的量的测量值的函数；

(c)估计步骤，估计表示校准参数的误差的参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述车辆(1)的第一估计角速度

与通过模型

测量的角速度

相关联，其中，D和b是用于校准陀螺仪(11)的参数。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中步骤(b)包括实施递归滤波或优化。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述测量装置(20)包括至少两个里程计(20a，20b)，或者方向盘角度传感器。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述测量装置(20)包括至少两个里程计(20a，20b)，车辆(1)具有至少两个配备有里程计(20a，20b)的车轮(10a，10b)，所述表示车辆(1)的角速度的量是所述车轮(10a，10b)的速度，并且所述车辆(1)的第二估计角速度是车轮(10a，10b)的测量速度和用于校准里程计(20a，20b)的参数的函数。

6.根据权利要求5所述的方法，其中步骤(b)还包括确定至少一个用于校准里程计(20a，20b)的参数的值。

7.根据权利要求5和6中任一项所述的方法，其中所述至少两个配备有里程计(20a，20b)的车轮是车辆(1)的两个后车轮(10a，10b)，车辆(1)的第二估计角速度

通过公式

分别与左后车轮(10a)和右后车轮(10b)的测量速度v_L，v_R相关联，其中，α_R，α_L和d是用于校准里程计(20a，20b)的参数。

8.根据权利要求2、6和7的组合方法，其中校准参数D和d是预定的，步骤(b)包括确定校准参数b，α_R和α_L。

9.根据权利要求5和8中任意一项所述的方法，其中步骤(b)包括最小化

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的方法，其中所述表示校准参数的误差的参数是为校准参数的确定值而计算的所述第一和第二估计角速度的函数。

11.根据权利要求1和10的组合方法，其中所述表示校准参数的误差的参数是给定时间间隔内

的平均值。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中步骤(c)包括，如果所述表示校准参数的误差的参数低于预定阈值，则根据校准参数的确定值实际校准陀螺仪(11)以及必要时实际校准用于测量至少一个表示车辆(1)的角速度的量的装置(20)。

13.根据权利要求5至12中任一项所述的方法，包括步骤(d)，该步骤由数据处理装置(21)根据车辆(1)的测量角速度和/或所述车轮(10a，10b)的测量速度的函数来估计所述车辆(1)的运动，并且估计校准参数值，其中在步骤(d)中，作为车辆(1)的测量角速度和校准参数值的函数，唯一地估计车辆(1)的方向，并且所述车轮(10a，10b)的测量速度用于估计车辆(1)的总体速度。

14.一种轮式车辆(1)，包括：陀螺仪(11)，其被构造为获得车辆(1)的测量角速度；用于测量至少一个表示车辆(1)的角速度的量的装置(20)，其被构造为获得所述至少一个表示车辆(1)的角速度的量的测量值；所述车辆(1)的特征在于，其还包括数据处理装置(21),其被构造为确定至少一个用于校准陀螺仪(11)的参数的值，以使车辆(1)的第一估计角速度和车辆(1)的第二估计角速度之间的差最小化，

车辆(1)的第二估计角速度是所述至少一个表示车辆(1)的角速度的量的测量值的函数。

15.一种包括代码指令的计算机程序产品，当所述程序在计算机上执行时，所述代码指令用于执行根据权利要求1至13中任意一项的用于校准陀螺仪(11)的方法。

16.一种可由计算机设备读取的存储装置，在该存储装置上，计算机程序产品包括用于执行根据权利要求1至13中任意一项的用于校准陀螺仪(11)的方法的代码指令。