CN112762965A - 一种磁力计校准方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本说明书公开了一种磁力计校准方法以及装置，在无人驾驶设备移动时采集的校准数据，当根据各校准数据的相似度筛选出符合校准计算条件的校准数据时，先根据各校准数据的水平姿态信息以及待解的校准参数，得到各磁力计数据对应的磁力计航向数据，再确定各校准数据中的卫星航向数据与磁力计航向数据的实时偏差和固有偏差，以各校准数据的实时偏差与固有偏差之差最小为优化目标，建立目标函数，确定磁力计的校准参数。无需专门对磁力计进行操作，便可在无人驾驶设备移动时获取足以进行校准的数据，提高了磁力计校准的时效性和效率。

Description

一种磁力计校准方法以及装置

技术领域

本说明书涉及无人驾驶技术领域，尤其涉及一种磁力计校准方法以及装置。

背景技术

目前，无人驾驶设备基于传感器采集的数据，确定自身的位置以及进行导航。其中，常见的传感器有：IMU、陀螺仪、GNSS以及磁力计等。

由于磁力计容易受强磁场的影响，磁力计需要经常进行校准，通常是在使用之前进行校准，以保证基于其输出的地磁信息确定出的航向信息是准确的。现有技术中，对磁力计校准的方法一般是采用“画8字”法或三轴旋转法，使磁力计采集足够描述椭球模型的数据，然后通过对采集的数据进行椭球模型拟合的方式，确定磁力计的测量误差。磁力计的测量误差一般以零偏和标度因子两种方式共同表示，也就是确定磁力计在的各轴零偏以及标度因子，便可基于磁力计采集的地磁信息准确确定无人驾驶设备的航向。

但是，目前“画8字”法或三轴旋转法，需要人工旋转移动磁力计或者装有磁力计的无人驾驶设备，导致校准过程只能在无人驾驶设备出发或者组装前进行，且过程较为繁琐，对设备算力要求较高，磁力计校准的时效性和效率较低。

发明内容

本说明书实施例提供一种磁力计校准方法、装置及系统，以部分解决上述现有技术存在的问题。

本说明书实施例采用下述技术方案：

本说明书提供的一种磁力计校准方法，包括：

在无人驾驶设备移动时，采集所述无人驾驶设备在各位置的校准数据，其中，所述校准数据至少包括：未经校准的磁力计数据、卫星航向数据以及水平姿态数据；

根据已采集的各校准数据中各卫星航向数据之间的相似度、各水平姿态数据之间的相似度，判断采集的校准数据是否符合校准计算条件；

若符合校准计算条件，则根据各校准数据的水平姿态数据以及待解的校准参数，得到各磁力计数据对应的磁力计航向数据，并确定各校准数据中的卫星航向数据与磁力计航向数据的实时偏差，以及各校准数据中的磁力计航向数据与卫星航向数据的固有偏差；

以各校准数据的实时偏差与固有偏差之差最小为优化目标，建立目标函数，确定磁力计的校准参数，更新已存储的校准参数，以根据更新后的校准参数对后续采集的磁力计数据进行校准。

可选地，所述方法还包括：

根据已存储的磁力计校准参数对采集的磁力计数据进行校准；

根据采集所述磁力计数据时的水平姿态数据以及校准后的磁力计数据，确定磁力计航向数据；

判断所述磁力计航向数据与采集所述磁力计数据时的卫星航向数据的差是否大于预设误差阈值；

若是，则确定磁力计需要校准，并开始采集所述无人驾驶设备在各位置的校准数据；

若否，则确定所述磁力计无需校准。

可选地，根据已采集的各校准数据中各卫星航向数据之间的相似度、各水平姿态数据之间的相似度，判断采集的校准数据是否符合校准计算条件，具体包括：

针对每次采集得到的校准数据，分别确定已存储的各校准数据中各卫星航向数据，与该次采集得到的卫星航向数据的第一相似度，以及分别确定已存储的各校准数据中各水平姿态数据，与该次采集得到的水平姿态数据的第二相似度；

判断是否各第一相似度均小于第一相似度阈值，以及是否各第二相似度均小于第二相似度阈值；

若任一判断结果为是，则存储该次采集得到的校准数据，否则不存储；

当已存储的校准数据的数量达到预设数量时，确定采集的校准数据符合校准计算条件。

可选地，存储该次采集得到的校准数据，具体包括：

根据已存储的各校准数据的采集时间以及该次采集得到的校准数据的采集时间，确定采集耗时；

判断所述采集耗时是否超过预设的采集时长；

若是，则确定采集的校准数据不符合校准计算条件，并重新采集校准数据；

若否，则存储该次采集得到的校准数据。

可选地，则根据各校准数据的水平姿态数据以及待解的校准参数，确定各磁力计数据对应的磁力计航向数据，并确定各校准数据中的卫星航向数据与磁力计航向数据的实时偏差，具体包括：

针对每个校准数据，根据该校准数据中的水平姿态数据，确定所述磁力计参考系到当地水平参考系的旋转矩阵；

根据该校准数据中的磁力计数据、待解的三轴零偏参数、待解的三轴标度系数以及所述旋转矩阵，确定所述磁力计数据投影至当地水平参考系的向量；

根据确定出的向量，确定磁力计数据对应的磁力计航向数据；

确定该校准数据的磁力计航向数据与该校准数据的卫星航向数据的差，作为实时偏差。

可选地，所述固有偏差包括：采集校准数据时的地磁偏角以及传感器之间的安装误差。

可选地，采用预设优化算法对所述目标函数迭代求解，确定校准参数，迭代求解方法包括：

在所述目标函数中加入鲁棒核函数作为误差项；

针对每次迭代过程，判断该迭代过程求解得到的校准参数时误差项是否大于预设参考阈值，若是，则确定校准失败停止迭代，若否，则继续根据该次迭代过程得到的校准参数，重新确定目标函数并继续下次迭代过程，直至校准参数收敛，且变化值小于预设收敛阈值为止，确定求解得到校准参数。

本说明书提供一种磁力计校准装置，包括：

采集模块，用于在无人驾驶设备移动时，采集所述无人驾驶设备在各位置的校准数据，其中，所述校准数据至少包括：未经校准的磁力计数据、卫星航向数据以及水平姿态数据；

判断模块，用于根据已采集的各校准数据中各卫星航向数据之间的相似度、各水平姿态数据之间的相似度，判断采集的校准数据是否符合校准计算条件；

确定模块，用于若符合校准计算条件，则根据各校准数据的水平姿态数据以及待解的校准参数，得到各磁力计数据对应的磁力计航向数据，并确定各校准数据中的卫星航向数据与磁力计航向数据的实时偏差，以及各校准数据中的磁力计航向数据与卫星航向数据的固有偏差；

校准模块，用于以各校准数据的实时偏差与固有偏差之差最小为优化目标，建立目标函数，确定磁力计的校准参数，更新已存储的校准参数，以根据更新后的校准参数对后续采集的磁力计数据进行校准。

本说明书提供的一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的磁力计校准方法。

本说明书提供的一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器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磁力计校准方法。

本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

在本说明书提供的磁力计校准方法中，在无人驾驶设备移动时采集的校准数据，当根据各校准数据的相似度筛选出符合校准计算条件的校准数据时，先根据各校准数据的水平姿态信息以及待解的校准参数，得到各磁力计数据对应的磁力计航向数据，再确定各校准数据中的卫星航向数据与磁力计航向数据的实时偏差和固有偏差，以各校准数据的实时偏差与固有偏差之差最小为优化目标，建立目标函数，确定磁力计的校准参数。

从上述方法中可以看出，本方法无需专门对磁力计进行操作，便可在无人驾驶设备移动时获取足以进行校准的数据，提高了磁力计校准的时效性和效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，本说明书的示意性实施例及其说明用于解释本说明书，并不构成对本说明书的不当限定。在附图中：

图1为本说明书实施例提供的磁力计校准方法的流程示意图；

图2为本说明书实施例提供的磁力计校准装置的示意图；

图3为本说明书实施例提供的对应于图1的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都属于本说明书保护的范围。

以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。

一般的，为了保证无人驾驶设备的行驶安全，在无人驾驶设备移动过程中，无人驾驶设备需要通过各传感器采集的数据，确定自身位置以及进行导航。而在各传感器中，由于一般卫星航向数据较为准确，因此基本采用卫星航向数据进行无人驾驶设备的导航控制。但是，卫星航向数据是基于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）获取的卫星信号进行定位的，因此当无人驾驶设备处于卫星信号遮挡区域时，就无法获取卫星航向数据，或者获取的卫星航向数据不准确。

此时，可以通过无人驾驶设备上的其他导航设备来辅助进行导航，直到该无人驾驶设备离开卫星信号遮挡区域，恢复接收卫星航向数据。而磁力计便是众多的导航设备中的一种，但是由于磁力计容易受磁场干扰的特点，导致需要经常性的对磁力计进行校准。

为了避免现有技术中磁力计校准存在的问题，本说明书提供了一种磁力计校准方法。

图1为本说明书实施例提供的磁力计校准方法的流程示意图，包括：

S100：在无人驾驶设备移动时，采集所述无人驾驶设备在各位置的校准数据，其中，所述校准数据至少包括：未经校准的磁力计数据、卫星航向数据以及水平姿态数据。

区别于现有技术中磁力计需要人工“画8字”法或三轴旋转法，本说明书提出一种新的磁力计校准方法的，使得无人驾驶设备可以在移动过程中便完成磁力计的校准，使得可以实时进行磁力计校准，避免了无人驾驶设备在移动过程中磁力计受到干扰就无法使用的问题，同时无人工干预，节省了人力以及时间成本。

在本说明书提供的一个或多个实施例中，当该无人驾驶设备移动时，该无人驾驶设备可按照预设的频率采集校准数据，所述校准数据为用于对磁力计进行校准所需的数据，至少包括：未经校准的磁力计数据、卫星航向数据以及水平姿态数据。其中，未经校准的磁力计数据，也就是磁力计采集的原始数据，即还未经过校准参数校准的数据。当然，该无人驾驶设备也可将采集到的校准数据发送至服务器，由服务器执行后续步骤，确定校准参数，本说明书对此不作限制，可根据需要设置。为了方便描述，后续以该无人驾驶设备执行该磁力计校准过程为例进行说明。

具体的，该校准数据中的卫星航向数据，视为是准确的航向数据，用于作为校准磁力计数据的基础。而由于采集的磁力计数据，并非是航向数据，因此无法直接基于磁力计数据和卫星航向数据，确定校准参数。于是，采集的校准数据中还需要包含采集磁力计数据时的水平姿态数据，该水平姿态数据用于确定磁力计数据投影至当地水平面的向量，以得到磁力计航向数据。使得后续可根据每个校准数据，确定各磁力计航向数据和各卫星航向数据的误差，从而确定校准参数。

另外，本说明书提供的磁力计校准方法，只需要该无人驾驶设备处于移动状态下便可实施，具体的该无人驾驶设备是出于何种原因进行移动，本说明书并不限制。例如，可以在无人驾驶设备执行，如配送任务、搬运任务时，采集各校准数据。

进一步的，在本说明书中，该无人驾驶设备可在确定需要对磁力计进行校准时，根据预设的频率采集校准数据。该无人驾驶设备在移动时可根据已存储的磁力计校准参数对采集到的磁力计数据进行校准，并根据采集磁力计数据时的水平姿态数据以及校准后的磁力计数据，确定磁力计航向数据。然后判断磁力计航向数据与采集磁力计数据时的卫星航向数据是否大于预设的误差阈值。若大于，则该无人驾驶设备可确定磁力计需要校准，执行步骤S100~S106。若不大于，则可确定该磁力计无需校准，并根据校准参数继续对下一次采集的磁力计数据进行校准。

校准参数的具体内容在步骤S104~S106中进行说明，在此不再过多进行阐述。

S102：根据已采集的各校准数据中各卫星航向数据之间的相似度、各水平姿态数据之间的相似度，判断采集的校准数据是否符合校准计算条件。若是则执行步骤S104。

在本说明书提供的一个或多个实施例中，在每次采集到校准数据后，该无人驾驶设备均可判断已采集到的校准数据是否符合校准计算条件，并在符合时执行后续步骤，确定校准参数，而若不符合则继续采集校准数据。现有磁力计校准方法中，需要采集的磁力计数据需要能完全描述椭球的原因：一方面是希望获取到各个角度的磁力计数据，使的校准后磁力计在各方向上都是准确的，另一方面则是因为要进行椭球拟合，若数据不够全面，则无法进行拟合或者说拟合的结果不准，那就无从进行校准。

而本说明书中设置校准计算条件的原因类似，也是希望采集的校准参数足够多，以对各方向上的磁力计数据都能够进行校准。但是，由于本说明书提供的方法中，并非要进行椭球拟合，因此采集的校准数据中的磁力计数据并不需要能够完整描述椭球，而是只需要能描述足够多的方向即可，降低了对采集数据的要求，使采集的校准数据即使不能完整描述椭球也可进行后续步骤，确定校准参数。

在本说明书一个或多个实施例中，为了确定采集的各校准数据是否能够描述足够多的方向，采用确定已采集的各校准数据中各卫星航向数据之间的相似度、各水平姿态数据之间的相似度的方法，判断采集的校准数据是否符合校准计算条件。

具体的，针对每次采集到的校准数据，该无人驾驶设备可分别确定该次采集得到的校准数据中的卫星航向数据，与已存储的各校准数据中的卫星航向数据之间的各第一相似度。以及分别确定该次采集得到的校准数据中的水平姿态数据，与已存储的各校准数据中的水平姿态数据之间的各第二相似度。

其中，水平姿态数据包括俯仰数据和横滚数据，于是，在确定第二相似度时，需要分别确定该次采集得到的校准数据中的俯仰数据，与已存储的各校准数据中的俯仰数据之间的各第二相似度，以及该次采集得到的校准数据中的横滚数据，与已存储的各校准数据中的横滚数据之间的各第二相似度。

在确定出各第一相似度与各第二相似度后，该无人驾驶设备可根据各第一相似度与第一相似度阈值，各第二相似度与第二相似度阈值，判断是否各第一相似度均小于第一相似度阈值，以及是否各第二相似度均小于第二相似度阈值。即，判断该次采集到的校准数据与已存储的各航向数据、各俯仰数据、各横滚数据中的任一一种的差异是否足够大，若任一判断结果为是，则该无人驾驶设备可存储该次采集到的校准数据，否则，不存储该次采集的校准数据。

在本说明书提供的一个或多个实施例中，当已存储的校准数据的数量达到预设数量时，可确定采集的校准数据符合校准计算条件。可执行后续校准等步骤。

由于与已存储的校准数据因为经过上述基于相似度的筛选过程，因此描述的方向都存在较大的差异。于是，存储的数据当足够多的时候，可视为存储的各校准数据已经可以描述各方向，便可基于存储的各校准数据进行后续磁力计校准步骤。

S104：根据各校准数据的水平姿态数据以及待解的校准参数，得到各磁力计数据对应的磁力计航向数据，并确定各校准数据中的卫星航向数据与磁力计航向数据的实时偏差，以及各校准数据中的磁力计航向数据与卫星航向数据的固有偏差。

在本说明书提供的一个或多个实施例中，该无人驾驶设备可针对每个校准数据，根据该校准数据的水平姿态数据以及待解的校准参数，得到该校准数据中磁力计数据对应的磁力计航向数据，并确定该校准数据中的卫星航向数据与确定出的磁力计航向数据的实时偏差，以及该校准数据中的磁力计航向数据与卫星航向数据的固有偏差。则后续可以通过以求解能使各校准数据中磁力计航向数据与卫星航向数据的差异最小的校准参数。

具体的，该无人驾驶设备可通过获取到的各磁力计数据，以及由于磁力计由其本身为磁体，而受到的硬磁干扰引起的误差，具体可为三轴零偏信息，通过磁力计标度因数矩阵，以及旋转矩阵，将磁力计数据投影至当地水平坐标系。从而根据投影后的磁力计数据，确定出各磁力计数据对应的磁力计航向数据。

于是，针对每个校准数据，无人驾驶设备可根据该校准数据中的水平姿态数据，确定该磁力计参考系到当地水平参考系的旋转矩阵，并根据该校准数据中的磁力计数据、待解的三轴零偏参数、待解的三轴标度系数以及旋转矩阵，确定该磁力计数据投影至当地水平参考系的向量。在确定出各向量后，可根据确定出的各向量，确定各磁力计数据对应的磁力计航向数据。具体可通过以下公式获得：

其中，

为采集的磁力计三轴数据，

为磁力计硬磁干扰引起的三轴零 偏信息，K为磁力计标度因数矩阵，K可用对角矩阵

描述，

中的1表示三轴磁力计的标度因数以x轴为基准，则

为y轴标度因数，

为z轴标度因数，

为磁力计参考系至当地水平参考系的旋转矩阵，b表示磁力计 参考系，hor表示当地水平参考系，

可根据导航模块的水平姿态信息计算得到，

表示将校准后的磁力计数据投影至当地水平的向量，

表示将校准后的磁 力计数据投影至当地水平参考系的y轴的向量，

表示将校准后的磁力计数据投影 至当地水平参考系的x轴的向量。

在磁力计待校准的情况下，该无人驾驶设备通过GNSS多天线传感器获取到的航向 数据，以及通过磁力计获取到的航向数据，存在误差。于是，该无人驾驶设备可根据确定出 的各磁力计航向数据，确定该校准数据的磁力计航向数据与该校准数据的卫星航向数据的 差，作为实时偏差。其中，GNSS多天线传感器采集的卫星航向数据为

，磁力计航向 数据为

，则该实时偏差为

。

另外，磁力计航向数据与通过GNSS多天线获取到的航向数据之间还存在着一些固 有偏差，如，磁力计在采集校准数据时的地磁偏角，以及磁力计与GNSS传感器之间的安装误 差，在本说明书中将固有偏差即为

。因此存在如下关系：

。 也就是说，磁力计航向数据与卫星航向数据之间的偏差，除了由磁力计的三轴零偏以及三 轴标度因数以外，还存在固有偏差。

S106：以各校准数据的实时偏差与固有偏差之差最小为优化目标，建立目标函数，确定磁力计的校准参数，更新已存储的校准参数，以根据更新后的校准参数对后续采集的磁力计数据进行校准。

在本说明书提供的一个或多个实施例中，步骤S106中，校准参数中的磁力计参考 系到当地水平参考系的旋转矩阵

，采集的磁力计三轴数据

，以及GNSS多天线航 向数据

都已知，于是，需要确定的校准参数为固有偏差

，磁力计标度 因数矩阵K，以及由于磁力计硬磁干扰引起的三轴零偏信息

。而本说明书中对磁力 计进行校准的目的，是使该磁力计准确，即，磁力计航向数据与GNSS多天线航向数据之间的 实时偏差，与固有偏差之间的差距最小，即

。

然后，根据待确定的校准参数，以及优化目标，可确定代价函数

，其中，

为时刻。于 是，该无人驾驶设备可基于代价函数，建立目标函数

，其中，n为采集的校准数 据个数。

对上述目标函数迭代求解，可确定校准参数。该无人驾驶设备可将确定出的校准参数，对已存储的校准参数进行更新，以根据更新后的校准参数对后续采集的磁力计数据进行校准。

基于图1所示磁力计校准方法，在无人驾驶设备移动时采集的校准数据，当根据各校准数据的相似度筛选出符合校准计算条件的校准数据时，先根据各校准数据的水平姿态信息以及待解的校准参数，得到各磁力计数据对应的磁力计航向数据，再确定各校准数据中的卫星航向数据与磁力计航向数据的实时偏差和固有偏差，以各校准数据的实时偏差与固有偏差之差最小为优化目标，建立目标函数，确定磁力计的校准参数。无需专门对磁力计进行操作，便可在无人驾驶设备移动时获取足以进行校准的数据，提高了磁力计校准的时效性和效率。

另外，在步骤S100中，该无人驾驶设备也可以在开始移动时，就同步地采集校准数据，并在得到足够多的校准数据时（即，采集的校准数据符合校准计算条件），就对该磁力计进行校准，而无需等待磁力计航向数据与卫星航向数据偏差大于预设误差阈值。

若只有在磁力计航向数据与卫星航向数据偏差大于预设误差阈值，再开始采集校准数据，则可能出现尚未获取到足够多的校准数据，便失去卫星信号的情况，则由于采集到的校准数据可能不足以对该次磁力计进行校准，无法使用磁力计确定航向的情况。因此，该无人驾驶设备可在自身移动时，按照预设的频率采集校准数据，可以尽量减少上述情况出现的概率，使得无人驾驶设备随时可以进行磁力计校准，提高无人驾驶设备的移动时的安全性。

进一步的，在步骤S102中，在无人驾驶设备行驶过程中，磁力计在不同时刻，不同位置的磁力计受到的影响不完全一致，因此，若以整个无人驾驶设备行驶过程中的数据来调整磁力计，可能不能调整得到准确的磁力计。于是，为了调整后的磁力计的准确性，该无人驾驶设备可根据预设的采集时长，确定校准数据。

具体的，该无人驾驶设备可根据已存储的各校准数据的采集时间，以及该次采集得到的校准数据的采集时间，确定采集耗时。并根据采集耗时与预设的采集时长，判断该采集耗时是否超过预设的采集时长，若超过，则该无人驾驶设备可确定已采集的校准数据不符合校准计算条件，并重新采集校准数据，若不超过，则该无人驾驶设备可将该次采集得到的校准数据进行存储。

更进一步的，在步骤S106中，根据预设的优化算法对目标函数迭代求解，确定校准参数时，该无人驾驶设备可在该目标函数中加入鲁棒核函数作为误差项。以增加其鲁棒性，于是，针对每次迭代过程，该无人驾驶设备可判断该迭代过程求解得到的校准参数时，误差项是否大于预设参考阈值。当误差项大于参考阈值时，该无人驾驶设备可确定校准失败，停止迭代。误差项不大于参考阈值，则该无人驾驶设备可继续根据该次迭代过程得到的校准参数，重新确定目标函数并继续下次迭代过程，直至校准参数收敛，且变化值小于预设收敛阈值为止，确定求解得到校准参数。

需要说明的是，上述提到的无人驾驶设备可以是指无人车、无人机、自动配送设备等能够实现自动驾驶的设备。基于此，采用本说明书提供的磁力计校准方法的无人驾驶设备可以在无人驾驶设备的行驶过程中确定无人驾驶设备的位置和进行导航，该无人驾驶设备具体可应用于通过无人驾驶设备进行配送的领域，如，使用无人驾驶设备进行快递、物流、外卖等配送的业务场景。

基于图1所示的磁力计校准方法，本说明书实施例还对应提供一种磁力计校准装置的结构示意图，如图2所示。

图2为本说明书实施例提供的一种磁力计校准装置的结构示意图，所述装置包括：

采集模块200，用于在无人驾驶设备移动时，采集所述无人驾驶设备在各位置的校准数据，其中，所述校准数据至少包括：未经校准的磁力计数据、卫星航向数据以及水平姿态数据。

判断模块202，用于根据已采集的各校准数据中各卫星航向数据之间的相似度、各水平姿态数据之间的相似度，判断采集的校准数据是否符合校准计算条件。

确定模块204，用于若符合校准计算条件，则根据各校准数据的水平姿态数据以及待解的校准参数，得到各磁力计数据对应的磁力计航向数据，并确定各校准数据中的卫星航向数据与磁力计航向数据的实时偏差，以及各校准数据中的磁力计航向数据与卫星航向数据的固有偏差。

校准模块206，用于以各校准数据的实时偏差与固有偏差之差最小为优化目标，建立目标函数，确定磁力计的校准参数，更新已存储的校准参数，以根据更新后的校准参数对后续采集的磁力计数据进行校准。

可选地，所述判断模块202，还用于根据已存储的磁力计校准参数对采集的磁力计数据进行校准，根据采集所述磁力计数据时的水平姿态数据以及校准后的磁力计数据，确定磁力计航向数据，判断所述磁力计航向数据与采集所述磁力计数据时的卫星航向数据的差是否大于预设误差阈值。若是，则确定磁力计需要校准，并开始采集所述无人驾驶设备在各位置的校准数据，若否，则确定所述磁力计无需校准。

可选地，所述判断模块202，具体用于针对每次采集得到的校准数据，分别确定已存储的各校准数据中各卫星航向数据，与该次采集得到的卫星航向数据的第一相似度，以及分别确定已存储的各校准数据中各水平姿态数据，与该次采集得到的水平姿态数据的第二相似度，判断是否各第一相似度均小于第一相似度阈值，以及是否各第二相似度均小于第二相似度阈值，若任一判断结果为是，则存储该次采集得到的校准数据，否则不存储，当已存储的校准数据的数量达到预设数量时，确定采集的校准数据符合校准计算条件。

可选地，所述判断模块202，具体用于根据已存储的各校准数据的采集时间以及该次采集得到的校准数据的采集时间，确定采集耗时，判断所述采集耗时是否超过预设的采集时长，若是，则确定采集的校准数据不符合校准计算条件，并重新采集校准数据，若否，则存储该次采集得到的校准数据。

可选地，所述确定模块204，具体用于针对每个校准数据，根据该校准数据中的水平姿态数据，确定所述磁力计参考系到当地水平参考系的旋转矩阵，根据该校准数据中的磁力计数据、待解的三轴零偏参数、待解的三轴标度系数以及所述旋转矩阵，确定所述磁力计数据投影至当地水平参考系的向量，根据确定出的向量，确定磁力计数据对应的磁力计航向数据，确定该校准数据的磁力计航向数据与该校准数据的卫星航向数据的差，作为实时偏差。

可选地，所述固有偏差包括：采集校准数据时的地磁偏角以及传感器之间的安装误差。

可选地，所述校准模块206，具体用于在所述目标函数中加入鲁棒核函数作为误差项，针对每次迭代过程，判断该迭代过程求解得到的校准参数时误差项是否大于预设参考阈值，若是，则确定校准失败停止迭代，若否，则继续根据该次迭代过程得到的校准参数，重新确定目标函数并继续下次迭代过程，直至校准参数收敛，且变化值小于预设收敛阈值为止，确定求解得到校准。

本说明书还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可用于执行上述提供的磁力计校准方法。

基于上述提供的磁力计校准方法，本说明书实施例还提供了图3所示的电子设备的结构示意图。如图3，在硬件层面，该电子设备包括处理器、内部总线、网络接口、内存以及非易失性存储器，当然还可能包括其他业务所需要的硬件。处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，以实现上述的磁力计校准方法。

当然，除了软件实现方式之外，本说明书并不排除其他实现方式，比如逻辑器件抑或软硬件结合的方式等等，也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，也可以是硬件或逻辑器件。

在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进（例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进）还是软件上的改进（对于方法流程的改进）。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件（Programmable Logic Device, PLD）（例如现场可编程门阵列（Field Programmable GateArray，FPGA））就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器（logic compiler）”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言（Hardware Description Language，HDL），而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL（Advanced Boolean Expression Language）、AHDL（Altera Hardware DescriptionLanguage）、Confluence、CUPL（Cornell University Programming Language）、HDCal、JHDL（Java Hardware Description Language）、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL（RubyHardware Description Language）等，目前最普遍使用的是VHDL（Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language）与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该（微）处理器执行的计算机可读程序代码（例如软件或固件）的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20 以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本说明书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，本说明书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。

本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、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。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商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、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书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，本说明书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。

本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种磁力计校准方法，其特征在于，包括：

在无人驾驶设备移动时，采集所述无人驾驶设备在各位置的校准数据，其中，所述校准数据至少包括：未经校准的磁力计数据、卫星航向数据以及水平姿态数据；

根据已采集的各校准数据中各卫星航向数据之间的相似度、各水平姿态数据之间的相似度，判断采集的校准数据是否符合校准计算条件；

若符合校准计算条件，则根据各校准数据的水平姿态数据以及待解的校准参数，得到各磁力计数据对应的磁力计航向数据，并确定各校准数据中的卫星航向数据与磁力计航向数据的实时偏差，以及各校准数据中的磁力计航向数据与卫星航向数据的固有偏差；

以各校准数据的实时偏差与固有偏差之差最小为优化目标，建立目标函数，确定磁力计的校准参数，更新已存储的校准参数，以根据更新后的校准参数对后续采集的磁力计数据进行校准。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据已存储的磁力计校准参数对采集的磁力计数据进行校准；

根据采集所述磁力计数据时的水平姿态数据以及校准后的磁力计数据，确定磁力计航向数据；

判断所述磁力计航向数据与采集所述磁力计数据时的卫星航向数据的差是否大于预设误差阈值；

若是，则确定磁力计需要校准，并开始采集所述无人驾驶设备在各位置的校准数据；

若否，则确定所述磁力计无需校准。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据已采集的各校准数据中各卫星航向数据之间的相似度、各水平姿态数据之间的相似度，判断采集的校准数据是否符合校准计算条件，具体包括：

针对每次采集得到的校准数据，分别确定已存储的各校准数据中各卫星航向数据，与该次采集得到的卫星航向数据的第一相似度，以及分别确定已存储的各校准数据中各水平姿态数据，与该次采集得到的水平姿态数据的第二相似度；

判断是否各第一相似度均小于第一相似度阈值，以及是否各第二相似度均小于第二相似度阈值；

若任一判断结果为是，则存储该次采集得到的校准数据，否则不存储；

当已存储的校准数据的数量达到预设数量时，确定采集的校准数据符合校准计算条件。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，存储该次采集得到的校准数据，具体包括：

根据已存储的各校准数据的采集时间以及该次采集得到的校准数据的采集时间，确定采集耗时；

判断所述采集耗时是否超过预设的采集时长；

若是，则确定采集的校准数据不符合校准计算条件，并重新采集校准数据；

若否，则存储该次采集得到的校准数据。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，则根据各校准数据的水平姿态数据以及待解的校准参数，确定各磁力计数据对应的磁力计航向数据，并确定各校准数据中的卫星航向数据与磁力计航向数据的实时偏差，具体包括：

针对每个校准数据，根据该校准数据中的水平姿态数据，确定所述磁力计参考系到当地水平参考系的旋转矩阵；

根据该校准数据中的磁力计数据、待解的三轴零偏参数、待解的三轴标度系数以及所述旋转矩阵，确定所述磁力计数据投影至当地水平参考系的向量；

根据确定出的向量，确定磁力计数据对应的磁力计航向数据；

确定该校准数据的磁力计航向数据与该校准数据的卫星航向数据的差，作为实时偏差。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固有偏差包括：采集校准数据时的地磁偏角以及传感器之间的安装误差。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用预设优化算法对所述目标函数迭代求解，确定校准参数，迭代求解方法包括：

在所述目标函数中加入鲁棒核函数作为误差项；

针对每次迭代过程，判断该迭代过程求解得到的校准参数时误差项是否大于预设参考阈值，若是，则确定校准失败停止迭代，若否，则继续根据该次迭代过程得到的校准参数，重新确定目标函数并继续下次迭代过程，直至校准参数收敛，且变化值小于预设收敛阈值为止，确定求解得到校准参数。

8.一种磁力计校准装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于在无人驾驶设备移动时，采集所述无人驾驶设备在各位置的校准数据，其中，所述校准数据至少包括：未经校准的磁力计数据、卫星航向数据以及水平姿态数据；

判断模块，用于根据已采集的各校准数据中各卫星航向数据之间的相似度、各水平姿态数据之间的相似度，判断采集的校准数据是否符合校准计算条件；

确定模块，用于若符合校准计算条件，则根据各校准数据的水平姿态数据以及待解的校准参数，得到各磁力计数据对应的磁力计航向数据，并确定各校准数据中的卫星航向数据与磁力计航向数据的实时偏差，以及各校准数据中的磁力计航向数据与卫星航向数据的固有偏差；

校准模块，用于以各校准数据的实时偏差与固有偏差之差最小为优化目标，建立目标函数，确定磁力计的校准参数，更新已存储的校准参数，以根据更新后的校准参数对后续采集的磁力计数据进行校准。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器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上述权利要求1-7任一项所述的方法。

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