CN112577527B - 车载imu误差标定方法及装置 - Google Patents

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CN112577527B CN202110207420.7A CN202110207420A CN112577527B CN 112577527 B CN112577527 B CN 112577527B CN 202110207420 A CN202110207420 A CN 202110207420A CN 112577527 B CN112577527 B CN 112577527B
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    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass

Abstract

本申请提供一种车载IMU误差标定方法及装置，其中，车载IMU误差标定方法包括获取第一原始数据；当确定第一原始数据中X、Y、Z轴向的角速度小于第一阈值且确定第一原始数据中X、Y、Z轴向的加速度小于第二阈值时，确定安装有IMU的车辆当前处于静止状态；当确定第一原始数据中X轴向的加速度小于第三阈值且确定第一原始数据中Y轴向的加速度小于第四阈值时，确定安装有IMU的车辆当前处于水平姿态；当确定车辆当前处于静止状态和水平姿态时，获取第二原始数据；计算第二原始数据中X、Y、Z轴向的角速度以及加速度的平均值，获得IMU的误差参数。能够在车辆的作业任务中车辆处于等待的时间内对IMU准确及时地进行在线误差标定，进而确保IMU的测量精度。

Description

车载IMU误差标定方法及装置
技术领域
本申请涉及无人驾驶技术领域，尤其涉及一种车载IMU误差标定方法及装置。
背景技术
在港口环境下，集装箱卡车无人驾驶的过程中，惯性测量单元（InertialMeasurement Unit，IMU）是无人驾驶集装箱卡车实现定位、测速、姿态估计的一种关键传感器。IMU作为一种测量元件，对冲击、振动、温度等无人驾驶集装箱卡车运行过程中产生的干扰较为敏感，进而会引起时变的、不可忽视的IMU误差。当IMU误差积累到一定程度时，会严重影响IMU的测量精度，进而影响无人驾驶车辆的安全性。因此，需要对IMU误差进行标定与补偿，确保IMU的测量精度，进而确保无人驾驶车辆能够安全行驶。
一般来说，现有技术中，为了对IMU误差进行标定，需要将IMU放置于水平静止的基座上，然后进行数据的采集与处理，进而实现IMU误差的标定，进而对IMU的测量结果进行补偿，以确保IMU的测量精度。
但是，在港口的实际场景下，无人驾驶集装箱卡车需要连续地进行作业，无法保证在固定的时间或地点不动，这就给IMU误差的标定带来了一定的困难。并且，为了确保无人驾驶集装箱卡车能够正常连续地进行作业，只有在无人驾驶集装箱卡车未进行作业的情况下进行IMU标定。这样，就会降低IMU标定的频率，进而影响IMU的测量精度。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种车载IMU误差标定方法及装置，能够提高车载IMU标定的效率和准确性，进而确保车载IMU的测量精度。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供如下技术方案：
本申请第一方面提供一种车载IMU误差标定方法，包括：获取第一原始数据，所述第一原始数据是惯性测量单元IMU在第一预设时长内采集的，所述第一预设时长的最后时刻为当前时刻，所述第一原始数据包括X、Y、Z轴向的角速度和加速度；当确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的角速度小于第一阈值，并且，确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的加速度小于第二阈值时，确定安装有所述IMU的车辆当前处于静止状态；当确定所述第一原始数据中X轴向的加速度小于第三阈值，并且，确定所述第一原始数据中Y轴向的加速度小于第四阈值时，确定安装有所述IMU的车辆当前处于水平姿态；当确定所述车辆当前处于静止状态和水平姿态时，获取第二原始数据，所述第二原始数据是所述IMU在第二预设时长内采集的，所述第二预设时长的起始时刻为当前时刻，所述第二原始数据包括X、Y、Z轴向的角速度和加速度；计算所述第二原始数据中X、Y、Z轴向的角速度以及加速度的平均值，获得所述IMU的误差参数。
本申请第二方面提供一种车载IMU误差标定装置，包括：第一获取模块，用于获取第一原始数据，所述第一原始数据是惯性测量单元IMU在第一预设时长内采集的，所述第一预设时长的最后时刻为当前时刻，所述第一原始数据包括X、Y、Z轴向的角速度和加速度；第一确定模块，用于当确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的角速度小于第一阈值，并且，确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的加速度小于第二阈值时，确定安装有所述IMU的车辆当前处于静止状态；第二确定模块，用于当确定所述第一原始数据中X轴向的加速度小于第三阈值，并且，确定所述第一原始数据中Y轴向的加速度小于第四阈值时，确定安装有所述IMU的车辆当前处于水平姿态；第二获取模块，用于当确定所述车辆当前处于静止状态和水平姿态时，获取第二原始数据，所述第二原始数据是所述IMU在第二预设时长内采集的，所述第二预设时长的起始时刻为当前时刻，所述第二原始数据包括X、Y、Z轴向的角速度和加速度；标定模块，用于计算所述第二原始数据中X、Y、Z轴向的角速度以及加速度的平均值，获得所述IMU的误差参数。
本申请第三方面提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器连接的至少一个存储器、总线；其中，所述处理器、存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，以执行第一方面中的方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行第一方面中的方法。
相较于现有技术，本申请第一方面提供的车载IMU误差标定方法，通过获取IMU在此前第一预设时长内采集的X、Y、Z轴向的角速度和加速度，并基于第一预设时长内的X、Y、Z轴向的角速度和加速度与第一阈值和第二阈值的大小关系，确定安装IMU的车辆当前是否处于静止状态和水平姿态。只有当确定车辆当前处于静止状态和水平姿态时，说明此时适宜对车辆中的IMU进行在线标定，进而获取此后第二预设时长内IMU采集的X、Y、Z轴向的角速度和加速度。最后分别计算第二预设时长内IMU采集的X、Y、Z轴向的角速度和加速度的平均值，并将计算出的六个平均值作为IMU的误差参数。如此，即便车辆当前有作业任务，也能够在车辆的作业任务中车辆处于等待的时间内对IMU准确及时地进行在线误差标定，进而确保IMU的测量精度。
本申请第二方面提供的车载IMU误差标定装置、第三方面提供的电子设备、第四方面提供的计算机可读存储介质，与第一方面提供的车载IMU误差标定方法具有相同或相似的有益效果。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
图1示意性地示出了车载IMU误差标定方法的流程图一；
图2示意性地示出了车载IMU误差标定方法的流程图二；
图3示意性地示出了车载IMU误差标定装置的结构图；
图4示意性地示出了电子设备的结构图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，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能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
本申请实施例提供一种车载IMU误差标定方法，图1示意性地示出了车载IMU误差标定方法的流程图一，参见图1所示，该方法可以包括：
S101：获取第一原始数据。
其中，第一原始数据是IMU在第一预设时长内采集的。第一预设时长的最后时刻为当前时刻。第一原始数据包括X、Y、Z轴向的角速度和加速度。
也就是说，从当前时刻算起，获取此前第一预设时长内IMU采集的X、Y、Z轴向的角速度以及X、Y、Z轴向的加速度，即第一原始数据。而对于第一预设时长的具体数值，此处不做限定。
S102：当确定第一原始数据中X、Y、Z轴向的角速度小于第一阈值，并且，确定第一原始数据中X、Y、Z轴向的加速度小于第二阈值时，确定安装有IMU的车辆当前处于静止状态。
具体来说，需要判断X、Y、Z轴向的角速度是否小于第一阈值，以及判断X、Y、Z轴向的加速度是否小于第二阈值。只有当X、Y、Z轴向的角速度小于第一阈值，并且，X、Y、Z轴向的加速度小于第二阈值时，才确定安装有IMU的车辆当前处于静止状态。而对于第一阈值和第二阈值的具体数值，可以根据以往的经验设置，即可以根据车辆以往处于静止状态时车辆在X、Y、Z轴向的角速度的最大值，以及根据车辆以往处于静止状态时车辆在X、Y、Z轴向的加速度的最大值进行设置。
S103：当确定第一原始数据中X轴向的加速度小于第三阈值，并且，确定第一原始数据中Y轴向的加速度小于第四阈值时，确定安装有IMU的车辆当前处于水平姿态。
具体来说，需要判断X轴向的加速度是否小于第三阈值，以及判断Y轴向的加速度是否小于第四阈值。只有当X轴向的加速度小于第三阈值，并且，Y轴向的加速度小于第四阈值时，才确定安装有IMU的车辆当前处于水平姿态。而对于第三阈值和第四阈值的具体数值，可以根据以往的经验设置，即可以根据车辆以往处于水平姿态时车辆在X轴向的加速度的最大值，以及根据车辆以往处于水平姿态时车辆在Y轴向的加速度的最大值进行设置。
S104：当确定车辆当前处于静止状态和水平姿态时，获取第二原始数据。
其中，第二原始数据是IMU在第二预设时长内采集的。第二预设时长的起始时刻为当前时刻。第二原始数据包括X、Y、Z轴向的角速度和加速度。
也就是说，在确定车辆当前处于静止状态，并且车辆当前处于水平姿态后，从当前时刻算起，获取此后第二预设时长内IMU采集的X、Y、Z轴向的角速度以及X、Y、Z轴向的加速度，即第二原始数据。而对于第二预设时长的具体数值，此处不做限定。
在港口环境中，上述车辆一般来说就是无人驾驶集装箱卡车。为了能够对无人驾驶集装箱卡车中的IMU进行在线误差标定，可以选择在无人驾驶集装箱卡车等待装卸集装箱货物的时间内对其中的IMU 进行在线误差标定，即选择无人驾驶集装箱卡车处于静止状态时对其中的IMU进行在线误差标定。而无人驾驶集装箱卡车在处于空载、半载、满载时其姿态也会发生变换，如果在对IMU进行误差标定时不将无人驾驶集装箱卡车的姿态角的变化考虑进去，就会引入额外的姿态投影误差，进而降低IMU误差标定的准确性。所以，在判断无人驾驶集装箱卡车是否处于静止状态的同时，还需要判断无人驾驶集装箱卡车是否处于水平姿态。只有在确定无人驾驶集装箱卡车当前处于静止状态和水平姿态后，才获取此后一段时间内IMU采集的X、Y、Z轴向的角速度和加速度，进而基于该X、Y、Z轴向的角速度和加速度对IMU进行误差标定。
S105：计算第二原始数据中X、Y、Z轴向的角速度以及加速度的平均值，获得IMU的误差参数。
当确定无人驾驶集装箱卡车当前处于静止状态和水平姿态时，即便无人驾驶集装箱卡车当前有作业任务，那么也是无人驾驶集装箱卡车当前正处于等待装卸集装箱货物的等待时间，只要此时的IMU水平安装在无人驾驶集装箱卡车上，就能够相当于IMU放置在水平静止的基座上，此时就是一个能够对IMU准确地进行误差标定的时机。此时，获取此后一段时间内IMU采集的X、Y、Z轴向的角速度以及X、Y、Z轴向的加速度，进而分别求出该段时间内多个X轴向的角速度的平均值、多个Y轴向的角速度的平均值、多个Z轴向的角速度的平均值、多个X轴向的加速度的平均值、多个Y轴向的加速度的平均值、多个Z轴向的加速度的平均值，进而将上述六个平均值作为误差参数进行误差补偿。
由上述内容可知，本申请实施例提供的车载IMU误差标定方法，通过获取IMU在此前第一预设时长内采集的X、Y、Z轴向的角速度和加速度，并基于第一预设时长内的X、Y、Z轴向的角速度和加速度与第一阈值和第二阈值的大小关系，确定安装IMU的车辆当前是否处于静止状态和水平姿态。只有当确定车辆当前处于静止状态和水平姿态时，说明此时适宜对车辆中的IMU进行在线标定，进而获取此后第二预设时长内IMU采集的X、Y、Z轴向的角速度和加速度。最后分别计算第二预设时长内IMU采集的X、Y、Z轴向的角速度和加速度的平均值，并将计算出的六个平均值作为IMU的误差参数。如此，即便车辆当前有作业任务，也能够在车辆的作业任务中车辆处于等待的时间内对IMU准确及时地进行在线误差标定，进而确保IMU的测量精度。
进一步地，作为图1所示方法的细化和扩展，本申请实施例还提供了一种车载IMU误差标定方法。图2示意性地示出了车载IMU误差标定方法的流程图二，参见图2所示，该方法可以包括：
S201：初始化IMU。
具体来说，首先，将IMU水平安装在无人驾驶集装箱卡车上，并进行固定。然后，对IMU进行上电预热。接着，对IMU中的系统软件进行初始化，即进行驱动程序的启动与自检、系统参数装订、传感器参数装订等。当然，如果还有其它准备工作，也需要在此时进行。
S202：控制IMU采集原始数据。
具体来说，S202可以包括：
S2021：启动IMU的驱动节点程序。
在车载计算机开启Linux系统下基于机器人操作系统ROS的IMU驱动节点程序后，IMU被驱动，IMU开始读取预设参数文件中的IMU误差参数。这里读取的IMU误差参数，实质上就是IMU说明书文件中的误差参数。这样，在IMU初始化后，就能够进行误差补偿。
S2022：启动IMU的数据采集与处理节点程序。
在IMU驱动后，IMU就能够进行数据采集了。而IMU直接采集的数据也需要基于预设参数文件中的IMU误差参数进行误差补偿。因此，IMU在采集到数据后，需要基于预设参数文件中的IMU误差参数进行误差补偿，才能够得到IMU原始数据。
在启动IMU的数据采集与处理节点程序后，IMU就能够读取原始数据、处理原始数据（即，按照协议将原始数据转换成人工可读取的数据）、存储原始数据，以供后续进行在线标定时使用。这里的原始数据包括：X轴向的角速度、Y轴向的角速度、Z轴向的角速度、X轴向的加速度、Y轴向的加速度、Z轴向的加速度。
S203：获取第一原始数据。
从IMU中提取从当前时刻开始计算的之前第一预设时长的X轴向的角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE001
、Y轴向的角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE002
、Z轴向的角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE003
、X轴向的加速度
Figure DEST_PATH_IMAGE004
、Y轴向的加速度
Figure DEST_PATH_IMAGE005
、Z轴向的加速度
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，并组成六组数列。
在实际应用中，第一预设时长可以为10秒。而对于IMU来说，每秒可以获取多帧数据。所以，需要将10秒内同一类型的所有帧数据组成一组数列。举例来说：
X轴向的陀螺仪组成的数列为
Figure DEST_PATH_IMAGE007
Y轴向的陀螺仪组成的数列为
Figure DEST_PATH_IMAGE008
Z轴向的陀螺仪组成的数列为
Figure DEST_PATH_IMAGE009
X轴向的加速度计组成的数列为
Figure DEST_PATH_IMAGE010
Y轴向的加速度计组成的数列为
Figure DEST_PATH_IMAGE011
Z轴向的加速度计组成的数列为
Figure DEST_PATH_IMAGE012
然后，将数列中角速度的单位转换为角度每秒，以及将数列中加速度的单位转换为米每二次方秒。
S204：判断车辆是否处于静止状态。
这里的车辆可以是指安装有IMU的无人驾驶集装箱卡车。至少当车辆处于静止状态时，才能够准确地对IMU进行在线误差标定。
具体来说，S204可以包括：
S2041：计算第一原始数据中每一帧的X、Y、Z轴向的角速度的平方值，并求和，再计算平方根，获得第一原始数据中每一帧的角速度统计量。
具体公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为某一帧的角速度统计量，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为同一帧的X轴向的角速度，
Figure 420437DEST_PATH_IMAGE002
为同一帧的Y轴向的角速度，
Figure 806419DEST_PATH_IMAGE003
为同一帧的Z轴向的角速度。第一原始数据中有多少帧，就能够计算出多少个
Figure 789419DEST_PATH_IMAGE014
。
S2042：计算第一原始数据中每一帧的X、Y、Z轴向的加速度的平方值，并求和，再计算平方根，获得第一原始数据中每一帧的加速度统计量。
具体公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为某一帧的加速度统计量，
Figure 122311DEST_PATH_IMAGE004
为同一帧的X轴向的加速度，
Figure 202262DEST_PATH_IMAGE005
为同一帧的Y轴向的加速度，
Figure 227987DEST_PATH_IMAGE006
为同一帧的Z轴向的加速度。第一原始数据中有多少帧，就能够计算出多少个
Figure 760600DEST_PATH_IMAGE017
。
S2043：设定第一阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE018
和第二阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE019
。
这里的第一阈值和第二阈值是用来作为基准判断IMU所在的车辆当前是否处于静止状态的，即判断IMU当前的环境是否适宜进行在线误差标定。在实际应用中，第一阈值和第二阈值的具体数值可以根据以往的经验设置。
S2044：判断角速度统计量是否小于第一阈值，以及判断加速度统计量是否小于第二阈值；若均是，说明车辆当前处于静止状态，则执行S205；若有一个为否，说明车辆当前处于非静止状态，则执行S203。
也就是说，判断角速度统计量和加速度统计量是否满足如下公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
如果在当前时刻以前连续的10秒内，每一采样时刻统计出的角速度统计量和加速度统计量都满足上述公式，就可以确定车辆当前处于静止状态，那么就可以继续进行车辆是否处于水平姿态的判断了。而如果在当前时刻以前连续的10秒内，任一采样时刻统计出的角速度统计量或加速度统计量不满足上述公式，就确定车辆当前处于非静止状态。那么就需要从当前时刻起重新获取第一原始数据，再次进行车辆是否处于静止状态的判断，直到判断出车辆处于静止状态为止，才能够继续进行车辆是否处于水平姿态的判断。
S205：判断车辆是否处于水平姿态。
只有当车辆处于静止状态和水平姿态时，才能够准确地对IMU进行在线误差标定。
具体来说，S205可以包括：
S2051：计算第一原始数据中所有帧的X轴向的加速度的X轴加速度均值。
具体公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为10秒内所有帧的X轴加速度均值，
Figure 560101DEST_PATH_IMAGE004
为10秒内某一帧的X轴向的加速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
为时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
为IMU采样频率。
S2052：计算第一原始数据中所有帧的Y轴向的加速度的Y轴加速度均值。
具体公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE025
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
为10秒内所有帧的Y轴加速度均值，
Figure 104346DEST_PATH_IMAGE005
为某一帧的Y轴向的加速度，
Figure 363289DEST_PATH_IMAGE023
为时间，
Figure 320881DEST_PATH_IMAGE024
为IMU采样频率。
S2053：设定第三阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE027
和第四阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE028
。
这里的第三阈值和第四阈值是用来作为基准判断IMU所在的车辆当前是否处于水平姿态的，即判断IMU当前的环境是否适宜进行在线误差标定。在实际应用中，第三阈值和第四阈值的具体数值可以根据以往的经验设置。
S2054：判断X轴加速度均值是否小于第三阈值，以及判断Y轴加速度均值是否小于第四阈值；若均是，说明车辆当前处于水平姿态，则执行S206；若有一个为否，说明车辆当前处于非水平姿态，则执行S203。
也就是说，判断X轴加速度均值和Y轴加速度均值是否满足如下公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE029
在已经确定车辆当前处于静止状态的前提下，如果在当前时刻以前连续的10秒内，统计出的X轴加速度均值和Y轴加速度均值都满足上述公式，就可以确定车辆当前处于水平姿态，那么就可以继续进行IMU在线误差标定了。而如果在当前时刻以前连续的10秒内，统计出的X轴加速度均值或Y轴加速度均值任意一个都不满足上述公式，就确定车辆当前处于非水平姿态。那么就需要从当前时刻起重新获取第一原始数据，再次进行车辆是否处于静止状态和水平姿态的判断，直到判断出车辆处于静止状态和水平姿态为止，才能够继续进行IMU在线误差标定。
这里需要说明的是，步骤S204与步骤S205的执行顺序可以对调，也可以同时进行，只要最终能够判断车辆当前是否处于静止状态和水平姿态即可。
S206：IMU误差在线标定。
具体来说，S206可以包括：
S2061：获取第二原始数据。
从IMU中提取从当前时刻开始计算的之后第二预设时长的X轴向的角速度
Figure 228532DEST_PATH_IMAGE001
、Y轴向的角速度
Figure 220758DEST_PATH_IMAGE002
、Z轴向的角速度
Figure 962187DEST_PATH_IMAGE003
、X轴向的加速度
Figure 672654DEST_PATH_IMAGE004
、Y轴向的加速度
Figure 151040DEST_PATH_IMAGE005
、Z轴向的加速度
Figure 997773DEST_PATH_IMAGE006
。
在实际应用中，第二预设时长可以为600秒。
同样的，也需要将第二原始数据中每个角速度的单位转换为角度每秒，以及将第二原始数据中每个加速度的单位转换为米每二次方秒。
S2062：计算第二原始数据中每一帧的X、Y、Z轴向的角速度以及加速度的平均值，并作为IMU误差参数。
具体公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE030
Figure DEST_PATH_IMAGE031
Figure DEST_PATH_IMAGE032
Figure DEST_PATH_IMAGE033
Figure DEST_PATH_IMAGE034
Figure DEST_PATH_IMAGE035
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
为600秒内所有帧的X轴向角速度平均值，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
为600秒内Y轴向角速度平均值，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
为600秒内Z轴向角速度平均值，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
为600秒内X轴向加速度平均值，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
为600秒内所有帧的Y轴向加速度平均值，
Figure DEST_PATH_IMAGE041
为600秒内Z轴向加速度平均值，
Figure 221688DEST_PATH_IMAGE015
为600秒内某一帧的X轴向的角速度，
Figure 216189DEST_PATH_IMAGE037
为600秒内某一帧的Y轴向的角速度，
Figure 763845DEST_PATH_IMAGE038
为600秒内某一帧的Z轴向的角速度，
Figure 465084DEST_PATH_IMAGE004
为600秒内某一帧的X轴向的加速度，
Figure 502311DEST_PATH_IMAGE040
为600秒内某一帧的Y轴向的加速度，
Figure 656211DEST_PATH_IMAGE041
为600秒内某一帧的Z轴向的加速度，
Figure 804296DEST_PATH_IMAGE023
为时间，
Figure 625621DEST_PATH_IMAGE024
为IMU采样频率。
S207：判断车辆是否受到冲击。
具体来说，S207可以包括：
S2071：设定IMU中三轴陀螺仪、三轴加速度计的瞬时冲击阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE042
。
这里的六个瞬时冲击阈值是用来作为基准判断IMU所在的车辆当前是否受到冲击的。因为集装箱卡车在装卸集装箱的过程中，无法避免会受到瞬时冲击，如果不加判定直接计算标定参数，会引入较大的野值，降低IMU误差参数标定的准确性。在实际应用中，上述六个瞬时冲击阈值的具体数值可以根据以往的经验设置。
S2072：判断第二原始数据中预设帧的X、Y、Z轴向的角速度以及加速度是否存在小于相应的阈值的情况；若均是，说明车辆在第二预设时长内并未受到冲击，则执行S208；若预设帧内每一帧均有一个为否，说明车辆当前受到冲击，则执行S203。
其中，预设帧为某一时刻内、连续的、预设数量的帧。在实际应用中，预设帧可以是5帧。
也就是说，判断预设帧内的X轴向的角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE043
、Y轴向的角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE044
、Z轴向的角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE045
，X轴向的加速度
Figure DEST_PATH_IMAGE046
、Y轴向的加速度
Figure DEST_PATH_IMAGE047
、Z轴向的加速度
Figure DEST_PATH_IMAGE048
是否满足如下公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE049
如果在连续5帧的判断中，有不满足上述任一不等式的情况，则确定车辆发生了冲击现象，第二原始数据中包含了野值，需要中断IMU误差标定，重新获取第一原始数据，再次进行车辆是否处于静止状态和水平姿态的判断。而如果在连续5帧的判断中，上述所有不等式均满足，则确定车辆在第二预设时长内并没有受到冲击，那么就可以进行IMU误差标定了。
这里需要说明的是，在执行完步骤S2061（获取第二原始数据）之后，就可以直接执行步骤S2071（设定
Figure DEST_PATH_IMAGE050
）和S2072（判断第二原始数据中预设帧的X、Y、Z轴向的角速度以及加速度是否存在小于相应的阈值的情况）。这样，如果确定车辆发生了冲击现象，就不再执行步骤S2062（计算第二原始数据中每一帧的X、Y、Z轴向的角速度以及加速度的平均值），而是重新执行步骤 S203（获取第一原始数据）。这样，能够提高IMU误差标定的速度。
S208：参数更新与误差补偿。
在获得IMU误差参数，完成IMU误差在线标定后，即得到了新的IMU误差参数。此时，将新得到的误差参数写入预设参数文件，并基于新得到的误差参数对此后IMU采集的原始数据进行误差补偿。
具体补偿方式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE051
Figure DEST_PATH_IMAGE052
Figure DEST_PATH_IMAGE053
Figure DEST_PATH_IMAGE054
Figure DEST_PATH_IMAGE055
Figure DEST_PATH_IMAGE056
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE057
、
Figure DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure DEST_PATH_IMAGE059
为误差补偿后的
Figure DEST_PATH_IMAGE060
时刻的X、Y、Z轴向的角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE061
、
Figure DEST_PATH_IMAGE062
、
Figure DEST_PATH_IMAGE063
为误差补偿后的
Figure 269967DEST_PATH_IMAGE060
时刻的X、Y、Z轴向的加速度，
Figure 973481DEST_PATH_IMAGE015
、
Figure 597360DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 335509DEST_PATH_IMAGE003
为误差补偿前的
Figure 917800DEST_PATH_IMAGE060
时刻的X、Y、Z轴向的角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 216932DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 910082DEST_PATH_IMAGE006
为误差补偿前的
Figure 174841DEST_PATH_IMAGE060
时刻的X、Y、Z轴向的加速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE065
、
Figure 396875DEST_PATH_IMAGE037
、
Figure 776779DEST_PATH_IMAGE038
、
Figure 70357DEST_PATH_IMAGE039
、
Figure 455202DEST_PATH_IMAGE040
、
Figure 910454DEST_PATH_IMAGE041
为在线标定的X、Y、Z轴向的角速度和加速度。
至此，就完成了对IMU的在线误差标定与误差补偿。
基于同一发明构思，作为对上述方法的实现，本申请实施例还提供了一种车载IMU误差标定装置。图3示意性地示出了车载IMU误差标定装置的结构图，参见图3所示，该装置可以包括：
第一获取模块301，用于获取第一原始数据，所述第一原始数据是惯性测量单元IMU在第一预设时长内采集的，所述第一预设时长的最后时刻为当前时刻，所述第一原始数据包括X、Y、Z轴向的角速度和加速度；
第一确定模块302，用于当确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的角速度小于第一阈值，并且，确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的加速度小于第二阈值时，确定安装有所述IMU的车辆当前处于静止状态；
第二确定模块303，用于当确定所述第一原始数据中X轴向的加速度小于第三阈值，并且，确定所述第一原始数据中Y轴向的加速度小于第四阈值时，确定安装有所述IMU的车辆当前处于水平姿态；
第二获取模块304，用于当确定所述车辆当前处于静止状态和水平姿态时，获取第二原始数据，所述第二原始数据是所述IMU在第二预设时长内采集的，所述第二预设时长的起始时刻为当前时刻，所述第二原始数据包括X、Y、Z轴向的角速度和加速度；
标定模块305，用于计算所述第二原始数据中X、Y、Z轴向的角速度以及加速度的平均值，获得所述IMU的误差参数。
基于前述实施例，所述第一确定模块，用于计算所述第一原始数据中每一帧的X、Y、Z轴向的角速度的平方值，并求和，再计算平方根，获得所述第一原始数据中每一帧的角速度统计量；判断所述角速度统计量是否小于所述第一阈值；若是，则确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的角速度小于第一阈值；
所述第一确定模块，用于计算所述第一原始数据中每一帧的X、Y、Z轴向的加速度的平方值，并求和，再计算平方根，获得所述第一原始数据中每一帧的加速度统计量；判断所述加速度统计量是否小于所述第二阈值；若是，则确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的加速度小于第二阈值。
基于前述实施例，所述第二确定模块，用于计算所述第一原始数据中所有帧的X轴向的加速度的X轴加速度均值；判断所述X轴加速度均值是否小于所述第三阈值；若是，则确定所述第一原始数据中X轴向的加速度小于第三阈值；
所述第二确定模块，用于计算所述第一原始数据中所有帧的Y轴向的加速度的Y轴加速度均值；判断所述Y轴加速度均值是否小于所述第四阈值；若是，则确定所述第一原始数据中Y轴向的加速度小于第四阈值。
基于前述实施例，所述标定模块，用于判断所述第二原始数据中预设帧的X、Y、Z轴向的角速度以及加速度是否存在小于相应的阈值的情况，所述预设帧为某一时刻内、连续的、预设数量的帧；若否，则计算所述第二原始数据中每一帧的X、Y、Z轴向的角速度以及加速度的平均值。
基于前述实施例，所述装置还包括：检测模块，用于若是，则从所述预设帧中最后一帧对应的时刻后，重新确定所述车辆是否处于静止状态以及水平姿态。
基于前述实施例，所述第一预设时长为10秒，或者，所述第二预设时长为600秒，或者，所述预设数量为5。
基于前述实施例，所述装置还包括：补偿模块，用于将所述误差参数写入预设参数文件，并基于所述误差参数对此后所述IMU采集的原始数据进行误差补偿。
这里需要指出的是，以上装置实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本申请装置实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述而理解。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种电子设备。图4示意性地示出了电子设备的结构图，参见图4所示，该电子设备可以包括：至少一个处理器401；以及与处理器401连接的至少一个存储器402、总线403；其中，处理器401、存储器402通过总线403完成相互间的通信；处理器401用于调用存储器402中的程序指令，以执行上述一个或多个实施例中的方法。
这里需要指出的是，以上电子设备实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本申请电子设备实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述而理解。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行上述一个或多个实施例中的方法。
这里需要指出的是，以上存储介质实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本申请存储介质实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述而理解。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种车载IMU误差标定方法，其特征在于，所述方法应用于集装箱卡车，所述方法包括：
在初始化过程中，将IMU水平安装在集装箱卡车上，并进行固定；
获取第一原始数据，所述第一原始数据是惯性测量单元IMU在第一预设时长内采集的，所述第一预设时长的最后时刻为当前时刻，所述第一原始数据包括X、Y、Z轴向的角速度和加速度；
当确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的角速度小于第一阈值，并且，确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的加速度小于第二阈值时，确定安装有所述IMU的集装箱卡车当前处于静止状态；
当确定所述第一原始数据中X轴向的加速度小于第三阈值，并且，确定所述第一原始数据中Y轴向的加速度小于第四阈值时，确定安装有所述IMU的集装箱卡车当前处于水平姿态；
当确定所述集装箱卡车当前处于静止状态和水平姿态时，获取第二原始数据，所述第二原始数据是所述IMU在第二预设时长内采集的，所述第二预设时长的起始时刻为当前时刻，所述第二原始数据包括X、Y、Z轴向的角速度和加速度；
计算所述第二原始数据中X、Y、Z轴向的角速度以及加速度的平均值，获得所述IMU的误差参数；
将所述误差参数写入预设参数文件，并基于所述误差参数对此后所述IMU采集的原始数据进行误差补偿；
其中，所述确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的角速度小于第一阈值，包括：
计算所述第一原始数据中每一帧的X、Y、Z轴向的角速度的平方值，并求和，再计算平方根，获得所述第一原始数据中每一帧的角速度统计量；判断所述角速度统计量是否小于所述第一阈值；若是，则确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的角速度小于第一阈值；
所述确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的加速度小于第二阈值，包括：
计算所述第一原始数据中每一帧的X、Y、Z轴向的加速度的平方值，并求和，再计算平方根，获得所述第一原始数据中每一帧的加速度统计量；判断所述加速度统计量是否小于所述第二阈值；若是，则确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的加速度小于第二阈值；
所述确定所述第一原始数据中X轴向的加速度小于第三阈值，包括：
计算所述第一原始数据中所有帧的X轴向的加速度的X轴加速度均值；
判断所述X轴加速度均值是否小于所述第三阈值；
若是，则确定所述第一原始数据中X轴向的加速度小于第三阈值；
所述确定所述第一原始数据中Y轴向的加速度小于第四阈值，包括：
计算所述第一原始数据中所有帧的Y轴向的加速度的Y轴加速度均值；
判断所述Y轴加速度均值是否小于所述第四阈值；
若是，则确定所述第一原始数据中Y轴向的加速度小于第四阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述第二原始数据中X、Y、Z轴向的角速度以及加速度的平均值，包括：
判断所述第二原始数据中预设帧的X、Y、Z轴向的角速度以及加速度是否存在小于相应的阈值的情况，所述预设帧为某一时刻内、连续的、预设数量的帧；
若均是，则计算所述第二原始数据中每一帧的X、Y、Z轴向的角速度以及加速度的平均值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在判断所述第二原始数据中预设帧的X、Y、Z轴向的角速度以及加速度是否存在小于相应的阈值的情况之后，所述方法还包括：
若预设帧内每一帧均有一个为否，则从所述预设帧中最后一帧对应的时刻后，重新确定所述集装箱卡车是否处于静止状态以及水平姿态。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一预设时长为10秒，或者，所述第二预设时长为600秒，或者，所述预设数量为5。
5.一种车载IMU误差标定装置，其特征在于，所述装置应用于集装箱卡车；在初始化过程中，将IMU水平安装在集装箱卡车上，并进行固定；所述装置包括：
第一获取模块，用于获取第一原始数据，所述第一原始数据是惯性测量单元IMU在第一预设时长内采集的，所述第一预设时长的最后时刻为当前时刻，所述第一原始数据包括X、Y、Z轴向的角速度和加速度；
第一确定模块，用于当确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的角速度小于第一阈值，并且，确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的加速度小于第二阈值时，确定安装有所述IMU的集装箱卡车当前处于静止状态；
第二确定模块，用于当确定所述第一原始数据中X轴向的加速度小于第三阈值，并且，确定所述第一原始数据中Y轴向的加速度小于第四阈值时，确定安装有所述IMU的集装箱卡车当前处于水平姿态；
第二获取模块，用于当确定所述集装箱卡车当前处于静止状态和水平姿态时，获取第二原始数据，所述第二原始数据是所述IMU在第二预设时长内采集的，所述第二预设时长的起始时刻为当前时刻，所述第二原始数据包括X、Y、Z轴向的角速度和加速度；
标定模块，用于计算所述第二原始数据中X、Y、Z轴向的角速度以及加速度的平均值，获得所述IMU的误差参数；
补偿模块，用于将所述误差参数写入预设参数文件，并基于所述误差参数对此后所述IMU采集的原始数据进行误差补偿；
其中，所述第一确定模块，用于计算所述第一原始数据中每一帧的X、Y、Z轴向的角速度的平方值，并求和，再计算平方根，获得所述第一原始数据中每一帧的角速度统计量；判断所述角速度统计量是否小于所述第一阈值；若是，则确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的角速度小于第一阈值；
所述第一确定模块，用于计算所述第一原始数据中每一帧的X、Y、Z轴向的加速度的平方值，并求和，再计算平方根，获得所述第一原始数据中每一帧的加速度统计量；判断所述加速度统计量是否小于所述第二阈值；若是，则确定所述第一原始数据中X、Y、Z轴向的加速度小于第二阈值；
其中，所述第二确定模块，用于计算所述第一原始数据中所有帧的X轴向的加速度的X轴加速度均值；判断所述X轴加速度均值是否小于所述第三阈值；若是，则确定所述第一原始数据中X轴向的加速度小于第三阈值；
所述第二确定模块，用于计算所述第一原始数据中所有帧的Y轴向的加速度的Y轴加速度均值；判断所述Y轴加速度均值是否小于所述第四阈值；若是，则确定所述第一原始数据中Y轴向的加速度小于第四阈值。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
以及与所述处理器连接的至少一个存储器、总线；
其中，所述处理器、存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，以执行如权利要求1至4中任一项所述的方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行如权利要求1至4中任一项所述的方法。
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