CN111928865B

CN111928865B - 轨迹计算方法、装置、电子设备及存储介质

Info

Publication number: CN111928865B
Application number: CN202011005511.4A
Authority: CN
Inventors: 费再慧; 朱磊; 贾双成; 李成军; 李倩
Original assignee: Mushroom Car Union Information Technology Co Ltd
Current assignee: Mushroom Car Union Information Technology Co Ltd
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2021-01-05
Anticipated expiration: 2040-09-23
Also published as: CN111928865A

Abstract

本申请属于电数字数据处理技术领域，是关于一种轨迹计算方法、装置、电子设备及存储介质，所述轨迹计算方法中，获得定位系统的待处理数据，将所述待处理数据中的尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述待处理数据中的起点信息，得到最优起点信息，根据所述最优起点信息以及所述尾点信息得到待计算轨迹。本申请可以通过待处理的数据内容进行运算得到待计算轨迹，提高了轨迹计算精度。

Description

轨迹计算方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及互联网技术领域，尤其涉及轨迹计算方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

定位系统例如GPS具有性能好、精度高、应用广的特点。在某些场景下，例如桥下，涵洞，隧道，密集楼宇之间等定位信号不好的位置，初始位置和尾点位置之间的轨迹可能缺失。

相关技术中，可以利用惯性测量单元IMU（Inertial measurement unit）来实现IMU轨迹推算。其中，IMU轨迹推算中，可以采用某一点作为起点，将该起点的起点位置信息和初始速度信息作为初始参数结合IMU实时采集的航向角度的变化进行轨迹中各时间点位置计算并以此绘制轨迹。

但是，由于IMU利用定位系统所给出的定位信息的例如起始位置信息和起始速度信息可能不准确，随着时间的推移，IMU计算的轨迹会很快发散，精确度无法满足绘制室内地图、桥下地图等精度较高场景的需要。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种轨迹计算方法、装置、电子设备及存储介质，该计算方法，可以提高IMU计算轨迹的精度，满足高精度场景的需求。

本申请第一方面提供一种轨迹计算方法，包括:

获得定位系统所采集的待计算轨迹的起点信息以及尾点信息；

将所述尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述起点信息，得到最优起点信息；其中，所述最优起点信息使得IMU轨迹推算后的推算尾点信息与所述尾点信息相匹配；

根据所述最优起点信息以及所述尾点信息计算所述待计算轨迹。

优选的，所述尾点信息包括所述待计算轨迹的尾点以及所述尾点后N个点各自对应的尾点坐标。

优选的，所述将所述尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述起点信息，得到最优起点信息包括：

依据所述动态调整规则调整所述起点信息中的起点坐标以及起点速度得到调整后起点坐标；

利用所述调整后起点坐标进行IMU轨迹推算，得到推算尾点信息；所述推算尾点信息包括推算尾点坐标；

将所述推算尾点坐标与所述尾点坐标误差最低时的调整后起点坐标作为最优起点信息中的最优起点坐标。

优选的，所述尾点信息包括所述待计算轨迹的尾点以及所述尾点后N个点各自对应的尾点速度。

依据所述动态调整规则调整所述起点信息中起点速度得到调整后起点速度；

利用所述调整后起点速度进行IMU轨迹推算，得到推算尾点信息；所述推算尾点信息包括推算尾点速度；

将所述推算尾点速度与所述尾点速度误差最低时的调整后起点速度作为最优起点信息中的最优起点速度。

优选的，所述尾点信息包括所述待计算轨迹的尾点以及所述尾点后N个点各自对应的尾点坐标和尾点速度。

依据所述动态调整规则调整所述起点信息中的起点坐标以及起点速度得到调整后起点坐标以及调整后起点速度；

利用所述调整后起点坐标以及所述调整后起点速度进行IMU轨迹推算，得到推算尾点信息；所述推算尾点信息包括推算尾点坐标以及推算尾点速度；

将所述推算尾点坐标与所述尾点坐标误差最低且所述推算尾点速度与所述尾点速度误差最低时的调整后起点坐标和调整后起点速度作为最优起点信息。

本申请第二方面提供一种轨迹计算装置，包括：

获取装置，用于获得定位系统所采集的待计算轨迹的起点信息以及尾点信息；

计算装置，用于将所述尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述起点信息，得到最优起点信息；其中，所述最优起点信息使得IMU轨迹推算后的推算尾点信息与所述尾点信息相匹配；

输出装置，用于根据所述最优起点信息以及所述尾点信息计算所述待计算轨迹。

本申请第三方面提供一种电子设备，包括：

处理器；以及

存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被所述处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。

本申请第四方面提供一种非暂时性机器可读存储介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请技术方案，获得定位系统所采集的待计算轨迹的起点信息以及尾点信息后，将所述尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述起点信息，得到最优起点信息，根据所述最优起点信息以及所述尾点信息计算所述待计算轨迹。由于最优起点信息使得IMU轨迹推算后的推算尾点信息与所述尾点信息相匹配，因此，可以避免由于起点的相关信息不准确而随时间发散的问题，提高了轨迹计算的精度，可以满足高精度场景的需要。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是本申请实施例示出的一种轨迹计算方法的流程示意图；

图2是本申请实施例示出的一种轨迹计算装置的结构示意图；

图3是本申请实施例示出的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请实施例主要应用在轨迹计算的相关技术场景中。

相关技术中，有采用IMU进行轨迹推算的相关成熟技术。以车辆行驶为例,其运动可视为二维平面上的运动，建立局部平面坐标系,以为局部平面坐标系的正东方向,为局部平面坐标系的正北方向。假设已知车辆初始位置和航向角,通过传感器测量车辆的行驶距离和航向角度的变化,即可以推算出车辆在每个时刻的二维坐标。然后由采用公式实时计算出轨迹，位置p=p0+v*t;速度v=v0+a0*t;航向角Ø=Ø0+w0*t其中，a0和w0分别为IMU输出的加速度和角速度，由前述公式可以看出需要起始位置p0和速度v0,如果从例如GPS系统采集的启示位置p0不准确，即没有对准待计算轨迹的起始点，或者如果起始速度不准会造成速度误差，IMU推算轨迹会很快发散。

可以看出，由于相关技术中所采用IMU轨迹推算后的结果可能不准确，无法满足高精度场景的需求。

有鉴于此，本申请实施例中公开了一种轨迹计算方法、装置、电子设备以及存储介质。

参见图1。

图1是本申请实施例示出的一种轨迹计算方法的流程示意图。

本申请实施例示出的一种轨迹计算方法包括：

S100、获得定位系统所采集的待计算轨迹的起点信息以及尾点信息；

本申请实施例中，定位系统可以是GPS系统，也可以是北斗系统，只要是可以获得定位系统所采集的待计算轨迹相关起点信息和尾点信息即可。在此不进行具体限定。

可以理解的是，本申请实施例可以应用到后处理中，例如室内地图制作、回放行车轨迹录像等。

本申请实施例中，可以应用在行车记录仪中，该行车记录仪具有定位模块，摄像模块以及IMU模块，可以通过这些模块来采集和计算相关数据，从而得到待计算轨迹。

可以理解的是，待计算轨迹可以是通过用户手动设定也可以是在一段路线中所缺失的部分。其中，待计算轨迹的起点信息为该待计算轨迹的起点所对应的相关信息。例如，起点坐标、起点速度等。尾点信息可以包括待计算轨迹的尾点所对应的相关信息。例如尾点的尾点速度、尾点坐标等。

本申请实施例中，由于定位系统中所采集的待计算轨迹的起点的起点信息可能不够准确，因此，需要对其进行对准后采用IMU轨迹推算的结果才能够符合精度需要。

可以理解的是，尾点信息中，可以是一个尾点对应的相关信息，还可以是尾点后N个点对应的相关信息。多个尾点的目的是可以使得在对起点信息进行调整时，调整的精度更高。

S200、将所述尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述起点信息，得到最优起点信息；其中，所述最优起点信息使得IMU轨迹推算后的推算尾点信息与所述尾点信息相匹配；

本申请实施例中，将尾点信息作为约束条件，来动态调整起点信息，从而得到最优起点信息。该最优起点信息是可以使得IMU轨迹推算后的尾点对应的尾点信息与前述尾点信息相匹配。

其中，相匹配可以是各个点的重合，也可以是计算误差最小，可以根据实际需要进行设置。

可以理解的是，如果是单个点，计算到重合的可能性比较大，但如果是N个点，则重合的可能性比较小，因此，本申请实施例中采用误差和的方式，将误差和最小的点作为最优起点，该最优起点对应的最优起点信息中可以包括最优起点坐标、最优起点速度等参数。

本申请实例中，动态调整规则可以是动态迭代循环。目的是以尾点信息作为收敛条件，使得推算轨迹更加接近实际轨迹，而不随时间而发散。

所述将所述尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述起点信息，得到最优起点信息包括：

具体使用中，通过动态规则调整的过程可以如下，首先设定一个阈值，比如20%，根据阈值和定位系统所给定的起点速度信息v0，从0.8*v0开始循环，每次加一个残差值，如0.1，一直循环加到1.2*v0，同时在速度循环的外侧，增加位置循环，设定位系统起点的位置信息p，前1秒位置信息为p0，后1秒的位置信息为p1，计算一个残差如（p1-p0）/10.0，从p0点开始循环，直循环加残差到p1；每次循环根据尾点信息计算起点到尾点的位置误差和，循环迭代一次后，计算新的位置误差和前一次比较，并记录该次循环起点速度位置信息，通过上述选择并记录位置误差和最小对应的A点的速度和位置即为最优的起点位置和速度。

S300、根据所述最优起点信息以及所述尾点信息计算所述待计算轨迹。

本申请实施例中，由于得到了最优起点信息，因此，将其作为IMU轨迹推算的参数来进行轨迹推算，得到最终的待计算轨迹。

需要说明的是，IMU轨迹推算的具体过程可以参考相关技术，在此不进行赘述。本申请实施例不对其具体算法进行改进。循环迭代校准的是待计算轨迹的起点的相关信息。

可以看出，本申请实施例中，获得定位系统所采集的待计算轨迹的起点信息以及尾点信息后，将所述尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述起点信息，得到最优起点信息，根据所述最优起点信息以及所述尾点信息计算所述待计算轨迹。由于最优起点信息使得IMU轨迹推算后的推算尾点信息与所述尾点信息相匹配，因此，可以避免由于起点的相关信息不准确而随时间发散的问题，提高了轨迹计算的精度，可以满足高精度场景的需要。

前述实施例中，提及了尾点信息，其可以包括尾点以及尾点后N个点各自对应的尾点坐标。因此，本申请实施例中，可以动态调整起点信息中的起点坐标，对准IMU和对应的起点。

本申请实施例中，所述尾点信息包括所述待计算轨迹的尾点以及所述尾点后N个点各自对应的尾点坐标。

其中，所述将所述尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述起点信息，得到最优起点信息包括：

本申请实施例中，可以动态调整起点位置。

本申请实施例中，由于起点位置可能不准确，因此，可以先对起点位置进行校准。

其中，动态调整规则可以参见前述实施例中的描述，在此不进行赘述。可以理解的是，该动态调整规则中，仅对位置进行循环迭代。

可以理解的是，此种方式中，可以预先知道IMU推算后的轨迹，然后对该轨迹进行进一步的校准。此种情况下，仅对最优起点坐标进行确定，此种方式运算速度快，运算效率高。

本申请实施例中，所述尾点信息包括所述待计算轨迹的尾点以及所述尾点后N个点各自对应的尾点速度。

本申请实施例中，所述将所述尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述起点信息，得到最优起点信息包括：

本申请实施例中，可以仅计算最优起点速度。

本申请实例中，如果起点速度不准确，则会导致随时间的改变而误差较大。因此，可以对起点速度进行校准，计算最优起点速度。

其中，动态调整规则可以参见前述实施例中的描述，在此不进行赘述。可以理解的是，该动态调整规则中，仅对速度进行循环迭代。

本申请实施例中，可以通过动态调整来调整起点速度，提高后处理的精度。

与前述应用功能实现方法实施例相对应，本申请还提供了一种轨迹计算装置、电子设备及相应的实施例。

图2是本申请实施例示出的一种轨迹计算的结构示意图。

参见图2。

本申请实施例提供的一种轨迹计算装置，包括：

获取装置1，用于获得定位系统所采集的待计算轨迹的起点信息以及尾点信息；

计算装置2，用于将所述尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述起点信息，得到最优起点信息；其中，所述最优起点信息使得IMU轨迹推算后的推算尾点信息与所述尾点信息相匹配；

输出装置3，用于根据所述最优起点信息以及所述尾点信息计算所述待计算轨迹。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不再做详细阐述说明。

图3是本申请实施例示出的电子设备的结构示意图。

参见图3，电子设备1000包括存储器1010和处理器1020。

处理器1020可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，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、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器1010可以包括各种类型的存储单元，例如系统内存、只读存储器（ROM），和永久存储装置。其中，ROM可以存储处理器1020或者计算机的其他模块需要的静态数据或者指令。永久存储装置可以是可读写的存储装置。永久存储装置可以是即使计算机断电后也不会失去存储的指令和数据的非易失性存储设备。在一些实施方式中，永久性存储装置采用大容量存储装置（例如磁或光盘、闪存）作为永久存储装置。另外一些实施方式中，永久性存储装置可以是可移除的存储设备（例如软盘、光驱）。系统内存可以是可读写存储设备或者易失性可读写存储设备，例如动态随机访问内存。系统内存可以存储一些或者所有处理器在运行时需要的指令和数据。此外，存储器1010可以包括任意计算机可读存储媒介的组合，包括各种类型的半导体存储芯片（DRAM，SRAM，SDRAM，闪存，可编程只读存储器），磁盘和/或光盘也可以采用。在一些实施方式中，存储器1010可以包括可读和/或写的可移除的存储设备，例如激光唱片（CD）、只读数字多功能光盘（例如DVD-ROM，双层DVD-ROM）、只读蓝光光盘、超密度光盘、闪存卡（例如SD卡、min SD卡、Micro-SD卡等等）、磁性软盘等等。计算机可读存储媒介不包含载波和通过无线或有线传输的瞬间电子信号。

存储器1010上存储有可执行代码，当可执行代码被处理器1020处理时，可以使处理器1020执行上文述及的方法中的部分或全部。

上文中已经参考附图详细描述了本申请的方案。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细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。另外，可以理解，本申请实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本申请实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

此外，根据本申请的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本申请的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。

或者，本申请还可以实施为一种非暂时性机器可读存储介质（或计算机可读存储介质、或机器可读存储介质），其上存储有可执行代码（或计算机程序、或计算机指令代码），当所述可执行代码（或计算机程序、或计算机指令代码）被电子设备（或电子设备、服务器等）的处理器执行时，使所述处理器执行根据本申请的上述方法的各个步骤的部分或全部。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的申请所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。

附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种轨迹计算方法，其特征在于，包括：

将所述待计算轨迹的尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述待计算轨迹的起点信息，得到最优起点信息；其中，所述最优起点信息使得IMU轨迹推算后的推算尾点信息与所述待计算轨迹的尾点信息相匹配；所述动态调整规则包括：速度循环，根据设定阈值和所述待计算轨迹的起点信息中的起点速度，确定开始循环的速度和结束循环的速度，从所述开始循环的速度起，每次增加一个残差值，进行循环迭代；位置循环，根据所述待计算轨迹的起点信息中的起点位置，将其前一秒的位置信息作为开始循环的位置，后一秒的位置信息作为结束循环的位置，从所述开始循环的位置起，每次增加一个残差值，进行循环迭代；

根据所述最优起点信息以及所述待计算轨迹的尾点信息计算所述待计算轨迹。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待计算轨迹的尾点信息包括所述待计算轨迹的尾点对应的尾点坐标。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述待计算轨迹的尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述待计算轨迹的起点信息，得到最优起点信息包括：

在所述动态调整规则中，仅对位置进行循环迭代；

依据所述动态调整规则调整所述待计算轨迹的起点信息中的起点坐标得到调整后起点坐标；

将所述推算尾点坐标与所述待计算轨迹的尾点信息中的尾点坐标误差最低时的调整后起点坐标作为最优起点信息中的最优起点坐标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待计算轨迹的尾点信息包括所述待计算轨迹的尾点对应的尾点速度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述待计算轨迹的尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述待计算轨迹的起点信息，得到最优起点信息包括：

在所述动态调整规则中，仅对速度进行循环迭代；

依据所述动态调整规则调整所述待计算轨迹的起点信息中的起点速度得到调整后起点速度；

将所述推算尾点速度与所述待计算轨迹的尾点信息中的尾点速度误差最低时的调整后起点速度作为最优起点信息中的最优起点速度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待计算轨迹的尾点信息包括所述待计算轨迹的尾点对应的尾点坐标和尾点速度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述待计算轨迹的尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述待计算轨迹的起点信息，得到最优起点信息包括：

依据所述动态调整规则调整所述待计算轨迹的起点信息中的起点坐标以及起点速度得到调整后起点坐标以及调整后起点速度；

将所述推算尾点坐标与所述待计算轨迹的尾点信息中的尾点坐标误差最低且所述推算尾点速度与所述待计算轨迹的尾点信息中的尾点速度误差最低时的调整后起点坐标和调整后起点速度作为最优起点信息。

8.一种轨迹计算装置，其特征在于，包括：

计算装置，用于将所述待计算轨迹的尾点信息作为约束条件，按照动态调整规则调整所述待计算轨迹的起点信息，得到最优起点信息；其中，所述最优起点信息使得IMU轨迹推算后的推算尾点信息与所述待计算轨迹的尾点信息相匹配；所述动态调整规则包括：速度循环，根据设定阈值和所述待计算轨迹的起点信息中的起点速度，确定开始循环的速度和结束循环的速度，从所述开始循环的速度起，每次增加一个残差值，进行循环迭代；位置循环，根据所述待计算轨迹的起点信息中的起点位置，将其前一秒的位置信息作为开始循环的位置，后一秒的位置信息作为结束循环的位置，从所述开始循环的位置起，每次增加一个残差值，进行循环迭代；

输出装置，用于根据所述最优起点信息以及所述待计算轨迹的尾点信息计算所述待计算轨迹。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；以及

存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被所述处理器执行时，使所述处理器执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。

10.一种非暂时性机器可读存储介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。