CN112859132A - 导航的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供用于导航领域的导航方法和相关装置。该导航的方法包括:根据预先配置的侧向速度补偿参数,确定目标设备在目标时刻的目标侧向速度,所述侧向速度补偿参数是根据所述目标设备在基准时刻的侧向速度确定的;所述目标设备的惯性导航系统,根据所述目标侧向速度,对所述目标设备进行定位。本申请的技术方案有助于降低定位误差。

Description

导航的方法和装置
技术领域
本申请涉及导航领域,并且更具体地,涉及导航的方法和装置。
背景技术
智能驾驶或自动驾驶车辆等智能设备的可靠运行都离不开导航系统。目前常用的导航系统包括惯性导航系统(inertial navigation system,INS)。
惯性导航系统(inertial navigation system,INS)使用陀螺仪和加速度计组成的惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)进行积分运算,可以提供三维空间的导航和姿态信息。INS可全天候运行,且不受外界环境变化及电磁干扰影响,短时精度高,但是存在误差随时间累积的缺点。
目前,基于惯性导航系统进行导航的导航系统,例如由惯性导航系统与全球导航卫星系统构成的组合导航系统中,为了降低惯性导航系统的误差发散,针对车辆的车体系添加了两个“虚拟”的速度约束,该速度约束被称为“非完整性约束”(non-holonomicconstraints,NHC)。具体地,这两个“虚拟”的速度约束是指车辆在侧向和垂直方向没有速度,即车辆在侧向和垂直方向的速度为0。
但是,在车辆高速转弯的情况下,由于车轮需要产生侧偏力来抵消侧向离心力,所以车轮都会出现侧滑角,从而导致车辆在侧方向上的速度不为0。这种情况下,如果车辆上的惯性导航系统仍然基于上述非完整性约束来定位车辆,则会增大定位误差。
申请内容
本申请提供导航的方法和装置,有助于降低目标设备上的惯性导航系统的定位误差。
第一方面,本申请提供一种导航的方法,该方法包括:根据预先配置的侧向速度补偿参数,确定目标设备在目标时刻的目标侧向速度,所述侧向速度补偿参数是根据所述目标设备在基准时刻的侧向速度确定的;所述目标设备的惯性导航系统,根据所述目标侧向速度,对所述目标设备进行定位。
该方法中,根据预先配置的侧向速度补偿参数来确定目标设备在目标时刻的侧向速度并根据该侧向速度来定位该目标设备,与任何时候都基于侧向速度为0的非完整约束来定位该目标设备的方法相比,有助于降低惯性导航系统的定位误差。
目标设备上的导航系统可以是组合导航系统。该导航系统为组合导航系统时,该导航系统可以包括GNSS、轮速计、里程计、基于地图匹配的激光定位或视觉定位系统中的一个或多个,以及包括惯性导航系统。其中,惯性导航系统也可以简称为惯导系统;里程计可以是轮速里程计、视觉里程计或激光里程计。
例如,该导航系统可以是以惯导系统为主、以为GNSS辅的组合导航系统。又如,该导航系统可以是惯性导航系统为主,以GNSS和轮速计为辅的组合导航系统。又如,该导航系统可以是惯性导航系统为主,以GNSS和里程计为辅的组合导航系统。
本申请中所述的以惯导系统为主,可以理解为以惯导系统为核心进行导航定位;以其他导航系统或传感器为辅可以理解为利用这些其他导航系统或传感器对惯导系统的误差进行估计和矫正。
可选地,该导航系统也可以仅包括惯性导航系统。
在一些可能的实现方式中,所述目标设备的导航系统在所述基准时刻的定位误差较小,例如定位误差小于或等于预设的误差阈值,误差阈值的一种示例为20厘米。
该实现方式中,因为侧向速度补偿参数是根据目标设备在导航系统精度较好时获取的侧向速度确定的,所以,根据该侧向速度补偿参数得到的目标侧向速度也就比较准确,根据该较准确的目标侧向速度来定位目标设备,可以进一步降低定位误差。
在一些设计中,所述目标设备在所述目标时刻的地速超过预设的速度阈值,所述目标设备在所述目标时刻的角速度超过预设的角速度阈值。其中,目标设备的地速是指所述目标设备的行驶速度。
该行驶速度可以通过目标设备上的轮速计读取得到,或者,可以通过目标设备上的惯性测量单元测量的东向速度、北向速度和天向速度计算得到。例如,计算得到东向速度、北向速度和天向速度的平方和之后,再计算该平方和的二分之一次方,得到的结果即为行驶速度。
该实现方式是指,在目标设备的行驶速度和角速度均超过相应的阈值时,才根据预先设置的侧向速度补偿参数来估算目标设备的侧向速度。也就是说,在目标设备高速转弯时,才根据预先设置的侧向速度补偿参数来估算目标设备的侧向速度,而在目标设备低速行驶时,仍然可以继续基于侧向速度为0的非完整约束来进行导航。这样的实现方式使得目标设备在低速行驶时可以不用增加更多的计算量也能降低导航误差,且在目标设备高速转弯时也能降低导航误差。
在一些设计中,所述目标侧向速度与所述侧向速度补偿参数之间满足如下关系:
vx=vy·sinα或vx=vy·tanα或vx=vy·α
且α=Kα·fx
其中,vx为所述目标侧向速度,vy为所述目标设备在所述目标时刻的前向速度,Kα为所述侧向速度补偿参数,fx为所述目标设备在所述目标时刻的侧向加速度。
在该实现方式中,可选地,可以先根据目标设备在目标时刻的侧向加速度和预先配置的侧向速度补偿参数计算目标设备在目标时刻的侧滑角,然后再根据该侧滑角和目标设备在目标时刻的前向速度计算目标侧向速度。
可以理解,也可以通过其他方式,基于所述前向速度、所述侧向加速度和所述侧向速度补偿参数计算得到目标侧向速度。例如,可以通过如下关系式直接计算得到目标侧向速度:
vx=vy·Kα·fx或vx=vy·tan(Kα·fx)或vx=vy·sin(Kα·fx)
在一些设计中,通过所述导航系统,基于所述目标侧向速度,对所述目标设备进行导航,可以包括:根据所述目标侧向速度确定所述目标设备在所述目标时刻的速度量测向量;所述惯性导航系统根据所述速度量测向量,对所述目标设备进行定位。
该设计中,可以将所述目标侧向速度作为所述速度量测向量中的侧向速度。例如,目标设备在所述目标时刻的速度量测向量[vx;0;0],该速度量测向量中的第二个参数(0)表示目标设备在目标时刻的前向速度,其中的第三个参数(0)表示目标设备在目标时刻的垂向速度(即垂直方向的速度)。
若目标设备上安装有轮速计,则通过轮速计采集目标设备在目标时刻的前向速度vy的情况下,目标设备在所述目标时刻的速度量测向量[vx;vy;0]。
该设计中的速度量测向量与现有技术中的速度量测向量[0;0]或[0;0;0]相比,增加了vx信息,因此可以降低导航误差。
当然,也可以对目标侧向速度进行其他处理,以得到速度量测向量,并根据该速度两侧向量进行导航;或者,也可以根据目标侧向速度,使用其他方式,通过导航系统来导航目标设备。本申请对此不作限制。
在一些可能的实现方式中,第一方面中的方法还可以包括第二方面所述的方法中的全部或部分步骤。
第二方面,本申请提供一种用于导航的方法,该方法包括:获取目标设备在基准时刻的基准侧向速度;根据所述基准侧向速度确定所述目标设备的侧向速度补偿参数,所述侧向速度补偿参数用于确定所述目标设备在目标时刻的侧向速度;将所述侧向速度补偿参数写入所述目标设备的配置文件。
该方法根据目标设备在基准时刻的侧向速度确定侧向速度补偿参数,并将该侧向速度补偿参数写入配置文件中,以使得目标设备在目标时刻可以根据该配置文件中的该侧向速度补偿参数来确定目标设备在目标时刻的侧向速度,这使得目标设备的惯性导航系统根据目标时刻的侧向速度进行定位时,可以降低定位误差。
该目标设备的导航系统可以是组合导航系统。该导航系统为组合导航系统时,该导航系统可以包括全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)、轮速计、里程计、基于地图匹配的激光定位或视觉定位系统中的一个或多个,以及包括惯性导航系统。其中,惯性导航系统也可以简称为惯导系统;里程计可以是轮速里程计、视觉里程计或激光里程计。
例如,该导航系统可以是以惯导系统为主、以为GNSS辅的组合导航系统。又如,该导航系统可以是惯性导航系统为主,以GNSS和轮速计为辅的组合导航系统。又如,该导航系统可以是惯性导航系统为主,以GNSS和里程计为辅的组合导航系统。又如,该导航系统可以是以惯性导航系统为主,以基于地图匹配的激光定位或视觉定位系统为辅的组合导航系统。
其中,以惯导系统为主,可以理解为以惯导系统为核心进行导航定位;以其他导航系统或传感器为辅可以理解为利用这些其他导航系统或传感器对惯导系统的误差进行估计和矫正。
可选地,该导航系统也可以仅包括惯性导航系统。
在一些设计中,所述目标设备的导航系统在所述基准时刻的定位精度大于目标精度。也就是说,确定所述侧向速度补偿系数所使用的侧向速度是在所述导航系统的定位精度比较好的时刻采集的,该时刻称为基准时刻。
例如,所述目标设备上的导航系统包括惯导系统和GNSS时,若GNSS的实时动态载波相位差分定位(real-time kinematic,RTK)状态是固定解,则可以认为该导航系统的定位精度是比较好的。
又如,所述目标设备上的导航系统包括惯导系统和GNSS时,若GNSS的RTK状态固定解,且GNSS所依据的卫星数量大于或等于预设的数量阈值,则可以认为该导航系统的定位精度是比较好的。
又如,所述目标设备上的导航系统包括惯导系统和GNSS时,若GNSS的RTK定位状态是固定解,以及该导航系统定位的位置标准差较小(例如位置标准差为厘米级)和速度标准差为每秒厘米(cm/s)级,则可以认为该导航系统的定位精度是比较精准的。
又如,所述目标设备上的导航系统的定位误差小于或等于预设的误差阈值时,可以认为该导航系统的定位精度比较准确。误差阈值的一种示例为20厘米。
该实现方式中,侧向速度补偿参数是根据目标设备在导航系统精度较好时获取的侧向速度确定的,这使得根据该侧向速度补偿参数得到的目标侧向速度也就比较准确,进而使得根据该目标侧向速度定位目标设备时,可以进一步降低定位误差。
在一些设计中,所述目标设备在所述基准时刻的行驶速度大于或等于预设的速度阈值,所述目标设备在所述基准时刻的角速度大于或等于预设的角速度阈值。
其中,若基准时刻包括多个时刻,则目标设备在这多个时刻中每个时刻的行驶速度均大于或等于速度阈值,目标设备在这多个时刻中每个时刻的角速度均大于或等于角速度阈值。
也就是说,确定侧向速度补偿参数使用的侧向速度是目标设备处于高速转弯时采集的侧向速度。
在一些设计中,所述根据所述基准侧向速度确定所述目标设备的侧向速度补偿参数,包括:根据所述基准侧向速度和所述目标设备在所述基准时刻的前向速度,确定所述目标设备在所述基准时刻的侧滑角;根据所述侧滑角和所述目标设备在所述基准时刻的侧向加速度,确定所述目标设备在所述基准时刻的基准侧向速度补偿参数;根据所述基准侧向速度补偿参数确定所述侧向速度补偿参数。
其中,若基准时刻包括一个时刻,则可以将所述基准转侧向速度补偿参数确定为所述侧向速度补偿参数。也就是说,若基准时刻仅包括一个时刻,则根据该时刻的侧向速度、前向速度和侧向加速度确定得到的基准侧向速度补偿参数就可以作为可以写入配置文件的侧向速度补偿参数。
若基准时刻包括多个时刻,则根据每个时刻的侧向速度、前向速度和侧向加速度确定得到每个时刻对应的基准侧向速度补偿参数之后,可以对这多个基准侧向速度补偿参数进行处理,以得到可以写入配置文件的侧向速度补偿参数。例如,可以将这多个基准侧向速度补偿参数的平均值作为可以写入配置文件的侧向速度补偿参数。
在一些设计中,所述基准侧向速度、所述前向速度和所述侧滑角之间满足如下关系:
Figure BDA0002292268620000041
其中,vx为所述基准侧向速度,vy为所述前向速度,α为所述侧滑角。
在该设计中,可以通过
Figure BDA0002292268620000042
基于目标设备在基准时刻的侧向速度和前向速度来计算目标设备在基准时刻的侧滑角。
在一些设计中,所述基准侧向速度补偿参数、所述侧滑角与所述侧向加速度之间满足如下关系:
Figure BDA0002292268620000043
其中,Kα为所述基准侧向速度补偿参数,fx为所述侧向加速度,α为所述侧滑角。
在该设计中,可以通过
Figure BDA0002292268620000051
基于目标设备在基准时刻中每个时刻的侧滑角和目标设备在该时刻的侧向加速度来计算该时刻对应的基准侧向速度补偿参数。
当然,该方法中,也可以通过其他方式来计算基准时刻对应的基准侧向速度补偿参数,例如,可以通过如下关系式来计算基准侧向速度补偿参数:
Figure BDA0002292268620000052
第三方面,本申请提供一种导航的装置,该装置包括:确定模块,用于根据预先配置的侧向速度补偿参数,确定目标设备在目标时刻的目标侧向速度,所述侧向速度补偿参数是根据所述目标设备在基准时刻的侧向速度确定的;导航模块,用于根据所述目标侧向速度,对所述目标设备进行定位,所述导航模块中包括惯性导航系统。
在一些设计中,所述目标设备的导航系统在所述基准时刻的定位误差小于预设的误差阈值。
在一些设计中,所述目标设备在所述目标时刻的行驶速度大于或等于预设的速度阈值,所述目标设备在所述目标时刻的角速度大于或等于预设的角速度阈值。
在一些设计中,所述目标侧向速度与所述侧向速度补偿参数之间满足如下关系:
vx=vy·sinα或vx=vy·tanα或vx=vy·α
且α=Kα·fx
其中,vx为所述目标侧向速度,vy为所述目标设备在所述目标时刻的前向速度,Kα为所述侧向速度补偿参数,fx为所述目标设备在所述目标时刻的侧向加速度。
在一些设计中,所述装置还包括获取模块和写入模块,所述获取模块用于获取所述目标设备在所述基准时刻的基准侧向速度;所述确定模块还用于根据所述基准侧向速度确定所述侧向速度补偿参数;所述写入模块用于将所述侧向速度补偿参数写入所述目标设备的配置文件。其中,所述确定模块具体用于:根据所述配置文件中的所述侧向速度补偿参数,确定所述目标侧向速度。
第四方面,本申请提供一种用于导航的装置,该装置包括:获取模块,用于获取目标设备在基准时刻的基准侧向速度;确定模块,用于根据所述基准侧向速度确定所述目标设备的侧向速度补偿参数,所述侧向速度补偿参数用于确定所述目标设备在目标时刻的侧向速度;写入模块,用于将所述侧向速度补偿参数写入所述目标设备的配置文件。
在一些设计中,所述目标设备的导航系统在所述基准时刻的定位误差小于预设的误差阈值。
在一些设计中,所述目标设备在所述基准时刻的行驶速度大于或等于预设的速度阈值,所述目标设备在所述基准时刻的角速度大于或等于预设的角速度阈值。
在一些设计中,所述确定模块具体用于:根据所述基准侧向速度和所述目标设备在所述基准时刻的前向速度,确定所述目标设备在所述基准时刻的侧滑角;根据所述侧滑角和所述目标设备在所述基准时刻的侧向加速度,确定所述目标设备在所述基准时刻的基准侧向速度补偿参数;根据所述基准侧向速度补偿参数确定所述侧向速度补偿参数。
在一些设计中,所述基准侧向速度、所述前向速度和所述侧滑角之间满足如下关系:
Figure BDA0002292268620000061
其中,vx为所述基准侧向速度,vy为所述前向速度,α为所述侧滑角。
在一些设计中,所述基准侧向速度补偿参数、所述侧滑角与所述侧向加速度之间满足如下关系:
Figure BDA0002292268620000062
其中,Kα为所述基准侧向速度补偿参数,fx为所述侧向加速度,α为所述侧滑角。
在一些设计中,所述目标设备的导航系统包括惯性导航系统。
第五方面,本申请提供了一种导航的装置,该装置包括:存储器,用于存储程序;处理器,用于执行所述存储器存储的程序,当所述存储器存储的程序被执行时,所述处理器用于执行上述第一方面中的方法。
第六方面,本申请提供了一种用于导航的装置,该装置包括:存储器,用于存储程序;处理器,用于执行所述存储器存储的程序,当所述存储器存储的程序被执行时,所述处理器用于执行上述第二方面中的方法。
可选地,当所述存储器存储的程序被执行时,所述处理器还用于执行上述第一方面中的方法。
第七方面,本申请提供一种计算机可读介质,该计算机可读介质存储用于计算装置执行的指令,当所述指令在计算装置上运行时,使得所述计算装置执行第一方面中的方法。该计算装置的一种示例为处理器。
第八方面,本申请提供一种计算机可读介质,该计算机可读介质存储用于计算装置执行的指令,当所述指令在计算装置上运行时,使得所述计算装置执行第二方面中的方法。该计算装置的一种示例为处理器。
可选地,当所述指令在计算装置上运行时,使得所述计算装置还执行第一方面中的方法。
第九方面,本申请提供一种计算机程序产品,当该计算机程序产品在计算装置上运行时,上述第一方面中的方法被执行。该计算装置的一种示例为处理器。
第十方面,本申请提供一种计算机程序产品,当该计算机程序产品在计算装置上运行时,上述第二方面中的方法被执行。该计算装置的一种示例为处理器。
可选地,当该计算机程序产品在计算装置上运行时,上述第一方面中的方法也被执行。
第十一方面,本申请提供一种芯片,该芯片包括:处理器和通信接口,当处理器用于通过所述通信接口执行存储器中的计算机程序或指令时,第一方面中的方法被执行。
可选地,所述芯片还可以包括存储器,所述存储器中存储有计算机程序或指令。
上述芯片具体可以是现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)或者专用集成电路(application-specific integrated circuit,ASIC)。
第十二方面,本申请提供一种芯片,该芯片包括:处理器和通信接口,当处理器通过所述通信接口执行存储器中的计算机程序或指令时,第二方面中的方法被执行。
可选地,所述芯片还可以包括存储器,所述存储器中存储有计算机程序或指令。
上述芯片具体可以是现场可编程门阵列或者专用集成电路。
可选地,当处理器通过所述通信接口执行存储器中的计算机程序或指令时,第一方面和第二方面中的方法均被执行。
第十三方面,本申请提供了一种设备,该设备包括上述第三方面至第六方面任意一个中的装置。
例如,本申请提供了一种车辆,该车辆上包括上述第三方面至第六方面任意一个中的装置。
第十四方面,本申请提供了一种设备,该设备包括上述第十一方面中的芯片,或第十二方面中的芯片。
例如,本申请提供了一种车辆,该车辆上包括上述第十一方面中的装置,或第十二方面中的装置。
附图说明
图1是应用本申请的技术方案的导航系统的一种示意性架构图。
图2是本申请的技术方案的一种应用场景的示意图。
图3是本申请的自行车模型的一种示意图。
图4是本申请的自行车模型的另一种示意图。
图5是本申请用于导航的方法的一种示意性流程图。
图6是本申请导航的方法的一种示意性流程图。
图7是本申请导航的方法的另一种示意性流程图。
图8是本申请用于导航的装置的一种示意性结构图。
图9是本申请导航的装置的一种示意性结构图。
图10是本申请导航的装置的一种示意性结构图。
具体实施方式
为了便于介绍本申请的实施例,下面先对本申请实施例中的一些相关概念进行介绍。
车体坐标系:也称为m系,其x、y、z三个轴向与车体侧向(向右为正)、纵向(向前为正)和垂向(向上为正)对齐。车体坐标系的原点位于车辆后轮轴中点在地面的投影,也就是两个后车轮与地面接触中心位置的中点。
惯导坐标系:也称为IMU系或b系,其原点位于IMU的测量中心。IMU轴向安装一般与车体轴平行,其x轴指向右侧,即俯仰轴方向,y轴指向前方,即横滚轴方向,z轴与x和y轴构成右手定则。
量测信息(measurements):也可以称为观测信息(observations),为组合导航滤波器中的观测量,利用该测量信息可以在滤波器中对导航误差状态进行估计。例如,GNSS输出的位置信息,NHC和轮速输出的速度信息,都是属于量测信息的范畴。
图1为可以应用本申请实施例的方法和装置的导航系统的示意性架构图。其中,核心导航模块110可以是惯导系统。惯导系统中包括由陀螺仪和加速度计组成的惯性测量单元。
辅助导航模块120中可以包括全球导航卫星系统(global navigation satellitesystem,GNSS)、雷达定位(LiDAR)系统和轮速传感器(wheel speed sensor,WSS)中的一个或多个,或者可以包括其他可以辅助导航的系统或设备,例如里程计。轮速传感器也称为轮速计。
核心导航模块110用于确定主要导航参数,例如预测导航定位状态和导航定位状态的协方差。导航定位状态可以包括车辆的位置、速度、姿态和/或传感器偏置等信息。
辅助导航模块120输出辅助导航参数,例如输出量测信息。
组合导航模块130根据辅助导航模块120输出的辅助导航参数对核心导航模块110的导航误差进行估计。
误差矫正模块140根据组合导航模块130估计的导航误差,对主要导航参数进行误差矫正,得到最终的导航参数,并输出导航参数。
例如,可以通过显示装置或音频输出装置输出导航参数,以指导用户驾驶车辆;或者,可以通过通信接口向车辆的控制器输出导航参数,以便于控制器根据该导航参数控制车辆行驶。
可以理解的是,本申请的方法中,导航与定位以及导航定位可以相互替换。
图2是可以本申请的方法和装置的一种应用场景示意图。如图2所示,本申请各个实施例的方法和装置可以应用于车辆中。该车辆中可以部署有如图1所示的导航系统。
示例性地,该车辆的导航系统中包括惯导系统时,该车辆上安装有陀螺仪和加速计构成的惯性测量单元。该导航系统中包括GNSS时,该车辆上可以安装有GNSS天线以接收GNSS发送的定位信息。该辅助导航系统中包括雷达定位系统时,该车辆上可以安装有定位雷达。该辅助导航系统中包括轮速传感器时,该车辆上可以安装有轮速传感器。
图3是本申请一个实施例的车辆的自行车模型示意图。该车辆上的转向系统为前轮转向系统。如图3所示,该车辆在低速转弯(前轮转向角为δ1)时,由于没有发生侧滑,因此后轴上的速度Vr的方向与车体纵轴的方向保持一致。
基于图3所示的自行车模型,在车体系中形成两个“虚拟”的速度量测信息。这两个虚拟的速度量测信息中,一个虚拟的速度量测信息为侧向方向的速度量测信息,该速度量测信息为0;另一个虚拟的速度量测信息为垂直方向的速度量测信息,该速度量测信息为0。
这两个虚拟的速度量测信息构成的速度向量可以称为速度量测向量[0;0]。若车辆上部署有轮速计,则这两个虚拟的速度量测信息与轮速计测得的车速Vr构成的速度量测向量可以表示为[0,Vr,0]。
图4是本申请另一个实施例的车辆的自行车模型示意图。该车辆上的转向系统为前轮转向系统。如图4所示,车辆在高速转弯(其中,前轮转向角为δ2)的情况下,车轮需要产生侧偏力来抵消侧向离心力。为产生侧偏力,前轮和后轮都会出现侧滑角。将车轮等效为车轮中心点,前轮的等效侧滑角为αf,后轮的等效侧滑角为αr。相应地,后轮会产生侧向速度。
这种情况下,若还是将车辆的侧向速度假设为0,例如,还是根据速度量测向量[0;0]或速度量测向量[0;Vr;0]来导航,则会增大导航误差。
针对上述问题,本申请提出了新的导航方法。本申请提供的一种方法中,利用车辆上的导航系统中的数据生成用于确定侧向速度的参数,并将该参数写入导航系统的配置文件中以便于再次使用该导航系统进行导航时,可以从配置文件中读取该参数,并根据该参数计算车辆的侧向速度,以及根据该侧向速度进行导航。该参数可以称为侧向速度补偿参数。
本申请提出的另一种方法中,从配置文件中读取侧向速度补偿参数,并根据侧向速度补偿参数计算车辆的侧向速度,以及根据该侧向速度进行导航该方法。
本申请提供的新的导航方法,使得车辆在高速转弯时,导航所使用的侧向速度更为准确,从而可以得到更准确的导航参数,进而可以提高导航精度,降低导航误差。该方法中的导航系统中包括惯导系统时,效果尤其明显。
图5为本申请一个实施例的导航方法的示意性流程图。图5所示的方法可应用于图1所示的导航系统中。图5所示的方法可以包括S510至S530。
S510,获取目标设备在基准时刻的基准侧向速度。
目标设备可以是机器人(robot)、智能汽车、自动驾驶汽车(autonomous vehicle)或智能家居(smart home)等。例如,目标设备可以是图2所示的车辆。
基准侧向速度是指目标设备在基准时刻的侧向速度,侧向速度是指目标设备的右侧方向的速度,侧向速度补偿参数是指用于估算目标时刻的侧向速度的参数,基准时刻与目标时刻不相同。
基准时刻可以包括一个或多个时刻。当基准时刻为多个时刻时,获取的基准侧向速度为多个,且这多个基准侧向速度与这多个时刻一一对应。基准时刻可以是随机选择的时刻,也可以是满足某个需求的时刻。
例如,在基准时刻,目标设备的角速度大于或等于预设的角速度阈值,以及目标设备的行驶速度大于或等于预设的速度阈值。以目标设备为车辆为例,在基准时刻,车辆上的惯性测量单元采集的角速度大于或等于预设的角速度阈值,车辆的行驶速度大于或等于预设的速度阈值。
该行驶速度可以通过目标设备上的轮速计读取得到,或者,可以通过目标设备上的惯性测量单元测量的东向速度、北向速度和天向速度计算得到。例如,计算得到东向速度、北向速度和天向速度的平方和之后,再计算该平方和的二分之一次方,得到的结果即为行驶速度。
又如,在基准时刻,目标设备上的导航系统的定位精度大于或等于预设的目标精度阈值。
以目标设备为车辆、导航系统中包括GNSS为例,在基准时刻,GNSS的RTK状态是固定解。以目标设备为车辆,导航系统中包括GNSS为例,在基准时刻,GNSS的RTK状态固定解,且GNSS所依据的卫星数量大于或等于预设的数量阈值。以目标设备为车辆,导航系统中包括GNSS为例,在基准时刻,GNSS的RTK定位状态是固定解,以及该导航系统定位的位置标准差较小(例如位置标准差为厘米级)和速度标准差为每秒厘米级。
又如,在基准时刻,目标设备上的导航系统的组合定位误差小于或等于预设的误差阈值。其中,误差阈值的一种示例为20厘米。
在一些设计中,可以通过下面的方式获取目标设备在基准时刻的基准侧向速度。首先,可以根据如下关系式进行计算:
Figure BDA0002292268620000091
其中,Vm为计算得到的车体系速度向量;
Figure BDA0002292268620000092
为惯性测量单元坐标系与车体系之间的旋转矩阵,通常通过离线或在线标定得到;
Figure BDA0002292268620000093
为惯导姿态矩阵(导航系-n系与惯性测量单元系,即IMU系-b系之间的旋转矩阵),从导航系统的姿态参数可以输出得到;
Figure BDA0002292268620000094
为导航系统输出的导航系下的速度向量;
Figure BDA0002292268620000095
为IMU相对于地球的转动角速度在IMU系下的投影,可由IMU输出和地球旋转角速率计算得到;
Figure BDA0002292268620000096
为车体原点相对IMU原点的位置在IMU系下的投影,可通过离线标定得到。
计算得到Vm之后,可以根据Vm确定车辆在基准时刻的基准侧向速度vx。可选地,还可以根据Vm确定车辆在基准时刻的基准前向速度vy
例如,将Vm写成Vm=[vx vy vz]的形式,其中,Vm的第一个分量就是vx,即侧向速度,Vm的第二个分量就是vy
可选地,如果车辆上安装有轮速计,也可以从轮速计获取vy。或者,如果车辆上安装有里程计,也可以根据里程计中的信息计算vy
S520,根据所述基准侧向速度确定所述目标设备的侧向速度补偿参数,所述侧向速度补偿参数用于确定所述目标设备在目标时刻的侧向速度。
本申请实施例的方法中,可以通过多种方式根据所述基准侧向速度确定目标设备的侧向速度补偿参数,下面介绍几种示例性的方式。
在第一种方式中,先根据目标设备在基准时刻的基准侧向速度和目标设备在基准时刻的前向速度计算目标设备在基准时刻的侧滑角,并根据目标设备在基准时刻的侧滑角和目标设备在基准时刻的侧向加速度计算侧向速度补偿参数。
例如,可以通过关系式
Figure BDA0002292268620000101
计算目标设备在基准时刻的侧滑角,其中,vx为目标设备在基准时刻的基准侧向速度,vy为目标设备在基准时刻的前向速度,α为目标设备在基准时刻的侧滑角。
或者,可以通过以下方法得到目标设备在基准时刻的侧滑角:在车上前后安装双GNSS天线(车后轴中心正上方为主天线,车体纵轴正前方的天线为辅天线),通过双天线测姿功能可以测量车体纵轴的航向角,主天线位置可以测量车体后轴中心的航迹角;假设已经补偿安装偏差角,航向角与航迹角之间的夹角则为侧滑角。
例如,可以通过关系式
Figure BDA0002292268620000102
计算侧向速度补偿参数,其中,Kα为目标设备在基准时刻的侧向速度补偿参数,fx为目标设备在基准时刻的侧向加速度,α为目标设备在基准时刻的侧滑角。
上述计算侧滑角和侧向速度补偿参数的关系式仅是一种示例,不应对本申请实施例中的侧滑角和侧向速度补偿参数的计算方式构成限制。
在第二种方式中,可以直接根据目标设备在基准时刻的侧向速度、目标设备在基准时刻的侧向加速度和目标设备在基准时刻的前向速度计算侧向速度补偿参数。
例如,可以通过关系式
Figure BDA0002292268620000103
直接计算得到侧向速度补偿参数。
在第三种方式中,基准时刻包括多个时刻,也就是说,当有多个时刻可以作为基准时刻。在第三种方式中,可以按照上述第一种或第二种方式计算目标设备在每个时刻的基准侧向速度补偿参数,将这多个时刻对应的多个基准侧向速度补偿参数的平均值作为最终的侧向速度补偿参数。
在第四种方式中,基准时刻包括多个时刻,可以按照上述第一种或第二种方式计算目标设备在每个时刻的基准侧向速度补偿参数,并将这多个时刻对应的多个基准侧向速度补偿参数都作为最终的侧向速度补偿参数,以及生成每个基准侧向速度补偿参数与对应时刻的前向速度、侧向加速度和/或角速度的对应关系,以便于在目标时刻可以根据该对应关系以及目标设备的前向速度、侧向加速度和/或角速度,从这多个侧向速度补偿参数中找到对应的侧向速度补偿参数。其中,目标设备在这多个基准时刻中不同时刻的前向速度、侧向加速度和/或角速度可以不同。
在第五种方式中,基准时刻包括多个时刻,可以将目标设备在每个时刻的侧向速度作为目标设备的一个侧向速度补偿参数,多个时刻对应多个侧向速度补偿参数,并生成该侧向速度补偿参数与目标设备的前向速度、侧向加速度和/或角速度的对应关系,以便于在目标时刻,可以根据该对应关系以及目标设备的前向速度、侧向加速度和/或角速度确定对应的侧向速度补偿参数,此时,得到的侧向速度补偿参数可以直接作为目标设备在目标时刻的侧向速度。其中,目标设备在这多个基准时刻中不同时刻的前向速度、侧向加速度和/或角速度可以不同。
S530,将所述侧向速度补偿参数写入所述目标设备的配置文件。
其中,当S520中生成侧向速度补偿参数的同时,还生成相应的对应关系时,还需要将该对应关系写入配置文件中。
例如,当S520中还生成侧向速度补偿参数与目标设备的前向速度、侧向加速度和/或角速度的对应关系时,还需要将该对应关系写入配置文件中。
可以理解的,图5示出了该方法的步骤或操作,但这些步骤或操作仅是示例,本申请实施例还可以执行其他操作或者图5中的各个操作的变形,或者,并不是所有步骤都需要执行,或者,这些步骤可以按照其他顺序执行。
图6为本申请另一个实施例的导航方法的示意性流程图。图6所示的方法可应用于图1所示的导航系统中。图6所示的方法可以包括S610至S620。
S610,根据预先配置的侧向速度补偿参数,确定目标设备在目标时刻的目标侧向速度,所述侧向速度补偿参数是根据所述目标设备在基准时刻的侧向速度确定的。
目标设备可以是机器人(robot)、智能汽车、自动驾驶汽车(autonomous vehicle)或智能家居(smart home)等。例如,目标设备可以是图2所示的车辆。
侧向速度补偿参数是指用于估算目标时刻的侧向速度的参数,目标侧向速度是指目标设备在目标时刻的侧向速度,侧向速度通常是指目标设备的右侧方向的速度,基准时刻与目标时刻不相同。基准时刻的含义与图5所示的方法中的基准时刻的含义相同,此处不再赘述。
目标时刻可以是目标设备运动过程中的任意时刻,也可以是满足某个需求的时刻。例如,在目标时刻,目标设备的角速度大于或等于预设的角速度阈值,以及目标设备的行驶速度大于或等于预设的速度阈值。以目标设备为车辆为例,在目标时刻,车辆上的惯性测量单元采集的角速度大于或等于预设的角速度阈值,车辆的行驶速度大于或等于预设的速度阈值。
该行驶速度可以通过目标设备上的轮速计读取得到,或者,可以通过目标设备上的惯性测量单元测量的东向速度、北向速度和天向速度计算得到。例如,计算得到东向速度、北向速度和天向速度的平方和之后,再计算该平方和的二分之一次方,得到的结果即为行驶速度。
该侧向速度补偿参数可以预先配置在目标设备的配置文件中。该侧向速度补偿参数可以是图5所示方法中任意一种实现方式确定的侧向速度补偿参数。
若预先配置的侧向速度补偿参数是通过图5所示方法中的第一种至第三种中任意一种方式确定得到的,则在本申请实施例的第一种实现方式中,可以先根据目标设备在目标时刻的侧向加速度和预先配置的侧向速度补偿参数计算目标设备在目标时刻的侧滑角,然后再根据该侧滑角和目标设备在目标时刻的前向速度计算目标侧向速度。
例如,可以通过α=Kα·fx计算得到目标设备在目标时刻的侧滑角,可以通过vx=vy·sinα或vx=vy·tanα或vx=vy·α计算得到目标设备在目标时刻的目标侧向速度,其中,vx为目标设备在目标时刻的目标侧向速度,vy为目标设备在目标时刻的前向速度,Kα为所述侧向速度补偿参数,fx为目标设备在目标时刻的侧向加速度,α为目标设备在目标时刻的侧滑角。
若预先配置的侧向速度补偿参数是通过图5所示方法中的第一种至第三种中任意一种方式确定得到的,则在本申请实施例的第二种实现方式中,可以基于目标设备在目标时刻的前向速度、目标设备在目标时刻的侧向加速度和所述侧向速度补偿参数计算得到目标设备在目标时刻的目标侧向速度。
例如,可以通过如下关系式直接计算得到目标侧向速度:
vx=vy·Kα·fx或vx=vy·tan(Kα·fx)或vx=vy·sin(Kα·fx)
可以理解的是,上述计算目标侧向速度的式子都是示例,本申请实施例对计算目标侧向速度的计算方式并不做限制。
若预先配置的侧向速度补偿参数是通过图5所示方式中的第四种方式计算得到的,则在本申请实施例的第三种实现方式中,可以根据目标设备在目标时刻的前向速度、侧向加速度和/或角速度,以及预先配置的侧向速度补偿参数与目标设备的前向速度、侧向加速度和/或角速度的对应关系,确定合适的侧向速度补偿参数,然后根据该侧向补偿参数,利用本申请实施例的第一种或第二种方式计算目标设备在目标时刻的目标侧向速度。
若预先配置的侧向速度补偿参数是通过图5所示方式中的第五种方式计算得到的,则在本申请实施例的第四种实现方式中,可以根据目标设备在目标时刻的前向速度、侧向加速度和/或角速度,以及预先配置的侧向速度补偿参数与目标设备的前向速度、侧向加速度和/或角速度的对应关系,确定合适的侧向速度补偿参数,然后将该侧向速度补偿参数确定为目标设备在目标时刻的目标侧向速度。
上述根据预先配置的侧向速度补偿参数确定目标设备在目标时刻的侧向速度的方式仅是示例,本申请实施例中根据预先配置的侧向速度补偿参数确定目标设备在目标时刻的侧向速度的方式,并不限于此。
S620,所述目标设备的惯性导航系统根据所述目标侧向速度,对所述目标设备进行定位。目标设备的导航系统的一种示例为图1所示的导航系统,其中包括惯性导航系统。
在一些设计中,目标设备的惯性导航系统根据目标设备在目标时刻的目标侧向速度,对目标设备进行定位,可以包括:根据目标设备在目标时刻的目标侧向速度确定目标设备在目标时刻的速度量测向量;目标设备的惯性导航系统,根据所述速度量测向量,对目标设备进行定位。
该设计中,可以将目标设备在目标时刻的目标侧向速度作为所述速度量测向量中的侧向速度。例如,目标设备在目标时刻的速度量测向量为[vx;0;0],其中的第二个参数(0)表示目标设备在目标时刻的前向速度,其中的第三个参数(0)表示目标设备在目标时刻的垂向速度(即垂直方向的速度)。
若目标设备上安装有轮速计,则通过轮速计采集目标设备在目标时刻的前向速度vy的情况下,目标设备在目标时刻的速度量测向量为[vx;vy;0]。
该设计中的速度量测向量与现有技术中的速度量测向量[0;0]或[0;0;0]相比,增加了vx信息,因此可以降低导航误差。
当然,也可以对目标侧向速度进行其他处理,以得到速度量测向量,并根据该速度两侧向量进行导航;或者,也可以根据目标侧向速度,使用其他方式,通过导航系统来导航目标设备。本申请对此不作限制。
下面以目标设备为车辆,目标设备的导航系统包括惯导系统,侧向补偿参数为图5所示方法中的第一种、第二种或第三种方式确定的侧向补偿参数为例,结合图7,介绍本申请另一个实施例的导航方法。图7所示的方法包括S710至S780。
S710,获取运动学约束数据,即获取运动学约束的“伪”传感器数据。具体地,车辆的侧向速度和垂向速度为0。
若车辆上安装有轮速计,则还可以读取轮速计数据,从而可以得到车辆的前向速度。
S720,获取惯导数据。具体地,从惯导缓存队列中,找到目标时刻的IMU数据。若S710中通过轮速计读取了车辆的前向速度,则该目标时刻为S710中读取的前向速度的采集时刻。IMU数据通常可以包括x轴、y轴和z轴三个轴向的加速度信息(分别记为fx、fy和fz)和这三个轴向的角速率信息(分别记为wx,wy和wz)。
S730,侧滑判断。
例如,可以根据S720中读取的IMU数据判断车辆是否处于侧滑状态。
例如,将IMU数据中记录的角速度信息和根据IMU数据计算得到的速度信息分别与对应的门限值(也称为阈值)比较,根据比较结果判断车辆是否处于侧滑状态。
例如,若角速度大于或等于预设的角速度门限值,且速度大于预设的速度阈值,则可以认为车辆处于侧滑状态。
S740,读取侧向速度补偿参数。例如,从目标设备的导航配置文件中读取侧向速度补偿参数。将侧滑角建模为侧向加速度和侧滑参数的数学模型。
S750,侧滑角计算与可用性校验。
例如,利用侧向速度补偿参数、IMU数据中记录的目标设备在目标时刻的侧向加速度和公式α=Kα·fx计算侧滑角α,其中,Kα为侧向速度补偿参数,fx为目标设备在目标时刻的侧向加速度。
若侧滑角α满足:α>Ta,或IMU数据中的角速度wz满足:wz>Tw,则认为侧滑角过大,因此,计算得到的α是不可用的,并且侧向速度这个量测量也是不可用的,即不应该使用该侧向速度信息来辅助惯导,因为车辆后轮此时很可能出现严重侧滑(甩尾)现象。其中,Ta为预设的最大侧滑角门限,Tw为预设的最大角速度门限。
S760,构造车体系量测量。
若S730中判断车辆不处于侧滑状态,且S710中从轮速计读取了车辆的前向速度,则车辆的速度量测向量为:
Figure BDA0002292268620000131
其中
Figure BDA0002292268620000132
为轮速计的速度测量值。
若S730中判断车辆不处于侧滑状态,且车辆上没有安装轮速计,则车辆的速度量测向量为:
Figure BDA0002292268620000133
其中,
Figure BDA0002292268620000134
所以
Figure BDA0002292268620000135
当S730中判断车辆处于侧滑状态时,且S710中从轮速计读取了车辆的前向速度,则车辆的速度量测向量为:
Figure BDA0002292268620000136
其中,
Figure BDA0002292268620000137
Figure BDA0002292268620000138
Figure BDA0002292268620000139
若S730中判断车辆处于侧滑状态,且车辆上没有安装轮速计,则车辆的速度量测向量为:
Figure BDA0002292268620000141
若不考虑IMU/车体的安装偏角、杆臂,则量测量Z的计算方式可以为
Figure BDA0002292268620000142
Figure BDA0002292268620000143
其中,
Figure BDA0002292268620000144
为惯导计算的速度在导航坐标系(也称为n系)下的投影,
Figure BDA0002292268620000145
为从n系到IMU系(b系)的旋转矩阵(也称为姿态矩阵),
Figure BDA0002292268620000146
Figure BDA0002292268620000147
的转置,
Figure BDA0002292268620000148
为车体速度量测,计算方法如前所示。
若考虑IMU/车体的安装偏角、杆臂,则Z的计算方式为
Figure BDA0002292268620000149
Figure BDA00022922686200001410
其中,
Figure BDA00022922686200001411
为IMU系与车体系之间的旋转矩阵,由安装偏角参数决定;
Figure BDA00022922686200001412
为车体系相对IMU系的位移矢量在IMU系的投影;
Figure BDA00022922686200001413
Figure BDA00022922686200001414
的转置;
Figure BDA00022922686200001415
为IMU相对地球旋转的角速度在IMU系下的投影。
由量测方程
Figure BDA00022922686200001416
可以得到量测矩阵H,其中,
Figure BDA00022922686200001417
为量测噪声向量,X如下式所示:
Figure BDA00022922686200001418
其中,δVnT表示速度误差;φnT表示姿态误差;δpT表示位置误差;
Figure BDA00022922686200001419
表示陀螺漂移;
Figure BDA00022922686200001420
表示加速度计零偏;δβx表示IMU与车体安装偏角(x轴向);δβz表示IMU与车体安装偏角(z轴向);Kod表示轮速刻度系数误差;δrbT表示IMU与车体之间的杆臂向量误差。
根据轮速噪声等确定量测噪声
Figure BDA00022922686200001421
的方差阵R,计算方式如下所示
Figure BDA00022922686200001422
其中,
Figure BDA00022922686200001423
为里程计噪声方差,
Figure BDA00022922686200001424
Figure BDA00022922686200001425
为侧向和垂向振动噪声方差,
Figure BDA00022922686200001426
为Kα估计方差,
Figure BDA00022922686200001427
为加速度计噪声方差。
若没有轮速计,则取Z的第1和第3维作为残差向量,相应地,修改量测矩阵和量测噪声方差阵。
S770,残差校验。
例如,构造如下式所示的残差向量δZ-
δZ-=Z-HX-
其中,X-为最近一步预测误差状态估计。
通过下面式子计算残差的协方差
Figure BDA00022922686200001428
Figure BDA00022922686200001429
其中,P-为状态的协方差矩阵。
因车体不同轴向的量测信息独立,可以分别对三个轴向的量测信息进行残差校验,若某一个轴的量测不通过检验,不影响其他轴向的量测,可最大限度利用有效信息。
计算第j个轴向(j=1,2,3)的归一化残差为:
Figure BDA00022922686200001430
Figure BDA0002292268620000151
与一个阈值TD相比较,若大于该阈值TD,则认为量测量误差过大,被舍弃,不再进入S780步骤。否则使用该量测信息进行量测更新,进入下一步骤。
S780,量测信息更新。
例如,通过下面的式子计算增益矩阵K
K=P-HT(HP-HT+R)-1
根据下面的式子更新状态及其协方差矩阵
Figure BDA0002292268620000152
P+=(I-KH)P-
可以理解的是,上述各个参量,右上角带“-”的表示该参量为某个时刻的预测值,右上角带“+”的参量表示该时刻经过量测更新后的估计值。
本申请实施例的方法中,根据预先配置的补偿参数确定侧向速度,可以得到更准确的侧向速度,使得根据该侧向速度可以构造出更准确的速度量测向量,以及根据该速度量测向量可以得到更准确的导航定位参数,从而可以提高定位精度和导航系统的鲁棒性。
本申请实施例中的方法,不是简单的不使用转弯时刻的量测信息来辅助定位,而是对量测信息中的侧向速度进行补偿,从而使得定位精度更高。此外,本申请实施例的方法中,不需要额外的车体传感器来进行补偿,可以降低导航系统的复杂性和耦合程度。
以上,结合图1至图7详细说明了本申请实施例提供的方法。以下,结合图8至图10介绍本申请实施例提供的装置。应理解,装置实施例的描述与方法实施例的描述相互对应,因此,未详细描述的内容可以参见上文方法实施例,为了简洁,部分内容不再赘述。
图8是本申请实施例提供的用于导航的装置的结构图。该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为装置中的部分或者全部。该装置800包括获取模块810、确定模块820和写入模块830。装置800可以实现本申请中用于导航的方法。
例如,获取模块810可以用于执行S110,确定模块820可以用于执行S120,写入模块830可以用于执行S130。
应理解,各模块执行上述相应步骤的具体过程在图5所示的方法实施例中已经详细说明,为了简洁,在此不再赘述。
图9是本申请实施例提供的导航的装置的结构图。该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为装置中的部分或者全部。该装置900包括确定模块910和导航模块920。装置900可以实现本申请中导航的方法。
例如,确定模块910可以用于执行S610,导航模块920可以用于执行S920。
可以理解,各模块执行上述相应步骤的具体过程在上述方法实施例中已经详细说明,为了简洁,在此不再赘述。
可以理解,装置900中各模块可以执行图7所述方法实施例中的步骤,为了简洁,在此不再赘述。
在一些实现方式中,装置900还可以包括获取模块810、确定模块820和写入模块830。
本申请还提供一种如图10所示的装置1000,装置1000包括处理器1002、通信接口1003和存储器1004。装置1000的一种示例为芯片。装置1000的另一种示例为计算设备。
处理器1002、存储器1004和通信接口1003之间可以通过总线通信。存储器1004中存储有可执行代码,处理器1002读取存储器1004中的可执行代码以执行对应的方法。存储器1004中还可以包括操作系统等其他运行进程所需的软件模块。操作系统可以为LINUXTM,UNIXTM,WINDOWSTM等。
例如,存储器1004中的可执行代码用于实现图5所示的方法,处理器1002读取存储器1004中的该可执行代码以执行图5所示的方法。
又如,存储器1004中的可执行代码用于实现图6所示的方法,处理器1002读取存储器1004中的该可执行代码以执行图6所示的方法。
其中,处理器1002可以为中央处理器(central processing unit,CPU)。存储器1004可以包括易失性存储器(volatile memory),例如随机存取存储器(random accessmemory,RAM)。存储器1004还可以包括非易失性存储器(2non-volatile memory,2NVM),例如只读存储器(2read-only memory,2ROM),快闪存储器,硬盘驱动器(hard disk drive,HDD)或固态启动器(solid state disk,SSD)。通信接口1003使用例如但不限于收发器一类的收发模块,来实现装置1000与其他设备或通信网络之间的通信。例如,可以通过通信接口1003获取车辆的各个数据。总线可包括在装置1000各个部件(例如,存储器1001、处理器1002、通信接口1003)之间传送信息的通路。
装置1000为计算设备时,处理器1002还可以是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。处理器1002还可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signal processing,DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(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。
装置1000为芯片时,该芯片可以是现场可编程门阵列(field programmable gatearray,FPGA),可以是专用集成芯片(application specific integrated circuit,ASIC),还可以是系统芯片(system on chip,SoC),还可以是中央处理器(central processorunit,CPU),还可以是网络处理器(network processor,NP),还可以是数字信号处理电路(digital signal processor,DSP),还可以是微控制器(micro controller unit,MCU),还可以是可编程控制器(programmable logic device,PLD)或其他集成芯片。
上述各个附图对应的流程的描述各有侧重,某个流程中没有详述的部分,可以参见其他流程的相关描述。
应理解,本申请中的各个模块也可以称为对应的单元,例如,获取模块也可以称为获取单元,确定模块也可以称为确定单元,导航模块也可以称为导航单元,写入模块也可以称为写入单元。
根据本申请实施例提供的方法,本申请还提供一种导航系统,其包括前述的装置800和/或装置900,或可以包括装置1000。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机指令时,全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line,DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,高密度数字视频光盘(digital video disc,DVD))、或者半导体介质(例如,固态硬盘(solid state disc,SSD))等。
在本说明书中使用的术语“单元”、“系统”等用于表示计算机相关的实体、硬件、固件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如,单元可以是但不限于,在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)和步骤(step),能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
在上述实施例中,各功能单元的功能可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令(程序)。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令(程序)时,全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk,SSD))等。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory,ROM)、随机存取存储器(random access memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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 (26)

1.一种导航的方法,其特征在于,包括:
根据预先配置的侧向速度补偿参数,确定目标设备在目标时刻的目标侧向速度,所述侧向速度补偿参数是根据所述目标设备在基准时刻的侧向速度确定的;
所述目标设备的惯性导航系统根据所述目标侧向速度,对所述目标设备进行定位。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标设备的导航系统在所述基准时刻的定位误差小于或等于预设的误差阈值,所述导航系统包括所述惯性导航系统。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述目标设备在所述目标时刻的行驶速度大于或等于预设的速度阈值,所述目标设备在所述目标时刻的角速度大于或等于预设的角速度阈值。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述目标侧向速度与所述侧向速度补偿参数之间满足如下关系:
vx=vy·sinα或vx=vy·tanα或vx=vy·α
且α=Kα·fx
其中,vx为所述目标侧向速度,vy为所述目标设备在所述目标时刻的前向速度,Kα为所述侧向速度补偿参数,fx为所述目标设备在所述目标时刻的侧向加速度。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取所述目标设备在所述基准时刻的基准侧向速度;
根据所述基准侧向速度确定所述侧向速度补偿参数;
将所述侧向速度补偿参数写入所述目标设备的配置文件;
其中,所述根据预先配置的侧向速度补偿参数,确定目标设备在目标时刻的目标侧向速度,包括:
根据所述配置文件中的所述侧向速度补偿参数,确定所述目标侧向速度。
6.一种用于导航的方法,其特征在于,包括:
获取目标设备在基准时刻的基准侧向速度;
根据所述基准侧向速度确定所述目标设备的侧向速度补偿参数,所述侧向速度补偿参数用于确定所述目标设备在目标时刻的侧向速度;
将所述侧向速度补偿参数写入所述目标设备的配置文件。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述目标设备的导航系统在所述基准时刻的定位误差小于预设的误差阈值。
8.如权利要求6或7所述的方法,其特征在于,所述目标设备在所述基准时刻的行驶速度大于或等于预设的速度阈值,所述目标设备在所述基准时刻的角速度大于或等于预设的角速度阈值。
9.如权利要求6至8中任一项所述的方法,其特征在于,所述根据所述基准侧向速度确定所述目标设备的侧向速度补偿参数,包括:
根据所述基准侧向速度和所述目标设备在所述基准时刻的前向速度,确定所述目标设备在所述基准时刻的侧滑角;
根据所述侧滑角和所述目标设备在所述基准时刻的侧向加速度,确定所述目标设备在所述基准时刻的基准侧向速度补偿参数;
根据所述基准侧向速度补偿参数确定所述侧向速度补偿参数。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述基准侧向速度、所述前向速度和所述侧滑角之间满足如下关系:
Figure FDA0002292268610000021
其中,vx为所述基准侧向速度,vy为所述前向速度,α为所述侧滑角。
11.如权利要求9或10所述的方法,其特征在于,所述基准侧向速度补偿参数、所述侧滑角与所述侧向加速度之间满足如下关系:
Figure FDA0002292268610000022
其中,Kα为所述基准侧向速度补偿参数,fx为所述侧向加速度,α为所述侧滑角。
12.如权利要求6至11中任一项所述的方法,其特征在于,所述目标设备的导航系统包括惯性导航系统。
13.一种导航的装置,其特征在于,包括:
确定模块,用于根据预先配置的侧向速度补偿参数,确定目标设备在目标时刻的目标侧向速度,所述侧向速度补偿参数是根据所述目标设备在基准时刻的侧向速度确定的;
导航模块,用于根据所述目标侧向速度,对所述目标设备进行定位,所述导航模块中包括惯性导航系统。
14.如权利要求13所述的装置,其特征在于,所述目标设备的导航系统在所述基准时刻的定位误差小于预设的误差阈值,所述导航系统包括惯性导航系统。
15.如权利要求13或14所述的装置,其特征在于,所述目标设备在所述目标时刻的行驶速度大于或等于预设的速度阈值,所述目标设备在所述目标时刻的角速度大于或等于预设的角速度阈值。
16.如权利要求13至15中任一项所述的装置,其特征在于,所述目标侧向速度与所述侧向速度补偿参数之间满足如下关系:
vx=vy·sinα或vx=vy·tanα或vx=vy·α
且α=Kα·fx
其中,vx为所述目标侧向速度,vy为所述目标设备在所述目标时刻的前向速度,Kα为所述侧向速度补偿参数,fx为所述目标设备在所述目标时刻的侧向加速度。
17.如权利要求13至16中任一项所述的装置,其特征在于,所述装置还包括获取模块和写入模块,所述获取模块用于获取所述目标设备在所述基准时刻的基准侧向速度;所述确定模块还用于根据所述基准侧向速度确定所述侧向速度补偿参数;所述写入模块用于将所述侧向速度补偿参数写入所述目标设备的配置文件;
其中,所述确定模块具体用于:根据所述配置文件中的所述侧向速度补偿参数,确定所述目标侧向速度。
18.一种用于导航的装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取目标设备在基准时刻的基准侧向速度;
确定模块,用于根据所述基准侧向速度确定所述目标设备的侧向速度补偿参数,所述侧向速度补偿参数用于确定所述目标设备在目标时刻的侧向速度;
写入模块,用于将所述侧向速度补偿参数写入所述目标设备的配置文件。
19.如权利要求18所述的装置,其特征在于,所述目标设备的导航系统在所述基准时刻的定位误差小于预设的误差阈值。
20.如权利要求18或19所述的装置,其特征在于,所述目标设备在所述基准时刻的行驶速度大于或等于预设的速度阈值,所述目标设备在所述基准时刻的角速度大于或等于预设的角速度阈值。
21.如权利要求18至20中任一项所述的装置,其特征在于,所述确定模块具体用于:
根据所述基准侧向速度和所述目标设备在所述基准时刻的前向速度,确定所述目标设备在所述基准时刻的侧滑角;
根据所述侧滑角和所述目标设备在所述基准时刻的侧向加速度,确定所述目标设备在所述基准时刻的基准侧向速度补偿参数;
根据所述基准侧向速度补偿参数确定所述侧向速度补偿参数。
22.如权利要求21所述的装置,其特征在于,所述基准侧向速度、所述前向速度和所述侧滑角之间满足如下关系:
Figure FDA0002292268610000031
其中,vx为所述基准侧向速度,vy为所述前向速度,α为所述侧滑角。
23.如权利要求21或22所述的装置,其特征在于,所述基准侧向速度补偿参数、所述侧滑角与所述侧向加速度之间满足如下关系:
Figure FDA0002292268610000032
其中,Kα为所述基准侧向速度补偿参数,fx为所述侧向加速度,α为所述侧滑角。
24.如权利要求18至23中任一项所述的方法,其特征在于,所述目标设备的导航系统包括惯性导航系统。
25.一种导航的装置,其特征在于,包括:
存储器,用于存储程序;
处理器,用于执行所述存储器存储的程序,当所述存储器存储的程序被执行时,所述处理器实现如权利要求1至12中任一项所述的方法。
26.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读介质存储用于计算设备执行的指令,所述计算设备执行所述指令时,实现如权利要求1至12中任一项所述的方法。
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