CN113008273B - 车辆的惯性测量单元的标定方法、装置与电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种车辆的惯性测量单元的标定方法、装置与电子设备，惯性测量单元包括陀螺仪以及加速度计，该方法包括：控制惯性测量单元从初始位置开始旋转；获取旋转过程中惯性测量单元的多个位置数据；根据多个位置数据，确定惯性测量单元的标定数据，标定数据由陀螺仪的零偏、陀螺仪的第三轴比例因子、加速度计的第一轴零偏、加速度计的第二轴零偏、加速度计的第一轴比例因子以及加速度计的第二轴比例因子组成。该方法保证了对车辆的惯性测量单元的标定过程较为简单，保证了可以较为简单快捷地确定车辆的惯性测量单元的标定数据，从而解决了解决现有技术中标定车辆的IMU的过程较繁琐的问题。
Description
技术领域
本申请涉及惯性测量单元的标定领域，具体而言，涉及一种车辆的惯性测量单元的标定方法、装置、计算机可读存储介质、处理器、电子设备与车辆的惯性测量单元的标定系统。
背景技术
惯性测量单元(IMU)是无人车必备的传感器之一，用于测量车辆的角速度和加速度，由于低成本IMU在出厂后具有较大的零偏和比例因子等常值误差，一般在使用之前都需要经过标定，常用的标定方法是单轴或双轴转台标定，通过转台的绝对准确的90度或180度的旋转来作为参考真值，通过多位置法来实现IMU的零偏和比例因子等其他误差的标定工作。
虽然传统的多位置标定方法可以详细的标定出三轴陀螺仪和三轴加速度计的各类误差，但是对于无人车的车载定位来说，由于车辆不可能存在翻滚以及跳跃，所以对于有些误差项(比如陀螺仪俯仰轴和横滚轴的比例因子、加速计垂向轴的比例因子等)影响非常小可以忽略。
并且，传统的单轴转台或双轴转台，由于属于精密仪器，精度非常高，角位置精度可以达到0.0005度，造价昂贵，国产的单轴转台价格至少15万以上，双轴的要近百万，成本较高。但是对于标定低成本的IMU，角位置精度不需要太高，因为低成本IMU本身的误差就比较大，比如比例因子误差，基本范围都在500ppm到10000ppm之间，角位置精度只需要在0.005度就可以精确的标定50ppm精度的比例因子。
在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种车辆的惯性测量单元的标定方法、装置、计算机可读存储介质、处理器、电子设备与车辆的惯性测量单元的标定系统，以解决现有技术中标定车辆的IMU的过程较繁琐的问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种车辆的惯性测量单元的标定方法，所述惯性测量单元包括陀螺仪以及加速度计，所述方法包括：控制所述惯性测量单元从初始位置开始旋转；获取旋转过程中所述惯性测量单元的多个位置数据；根据多个所述位置数据，确定所述惯性测量单元的标定数据，所述标定数据由所述陀螺仪的零偏、所述陀螺仪的第三轴比例因子、所述加速度计的第一轴零偏、所述加速度计的第二轴零偏、所述加速度计的第一轴比例因子以及所述加速度计的第二轴比例因子组成。
可选地，控制所述惯性测量单元从初始位置开始旋转，包括：确定惯性测量单元是否位于初始位置，所述初始位置为所述惯性测量单元的第一轴垂直于水平面对应的位置；在所述惯性测量单元位于所述初始位置的情况下，控制所述惯性测量单元沿第一方向绕所述惯性测量单元的第三轴旋转第一角度后，使得所述惯性测量单元从所述初始位置到达第一位置，所述第一方向为顺时针方向或者逆时针方向；控制所述惯性测量单元沿所述第一方向绕所述第三轴旋转第二角度，使得所述惯性测量单元从所述第一位置到达第二位置；控制所述惯性测量单元沿第二方向绕所述第三轴旋转所述第一角度，使得所述惯性测量单元从所述第二位置到达第三位置，所述第二方向与所述第一方向相反；控制所述惯性测量单元沿所述第二方向绕所述第三轴旋转所述第二角度，使得所述惯性测量单元从所述第三位置回到所述初始位置。
可选地，获取旋转过程中所述惯性测量单元的多个位置数据，包括：控制所述惯性测量单元在所述初始位置静止第一时间段，并获取第一数据、第二数据、第三数据、第四数据、第五数据和第六数据，其中，所述第一数据为所述加速度计的第一轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第二数据为所述加速度计的第二轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第三数据为所述加速度计的第三轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第四数据为所述陀螺仪的第一轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第五数据为所述陀螺仪的第二轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第六数据为所述陀螺仪的第三轴在所述初始位置时检测到的数据；控制所述惯性测量单元在所述第一位置静止第二时间段，并获取第七数据、第八数据、第九数据、第十数据、第十一数据和第十二数据，其中，所述第七数据为所述加速度计的第一轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第八数据为所述加速度计的第二轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第九数据为所述加速度计的第三轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第十数据为所述陀螺仪的第一轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第十一数据为所述陀螺仪的第二轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第十二数据为所述陀螺仪的第三轴在所述第一位置时检测到的数据；控制所述惯性测量单元在所述第二位置静止第三时间段，并获取第十三数据、第十四数据、第十五数据、第十六数据、第十七数据和第十八数据，其中，所述第十三数据为所述加速度计的第一轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十四数据为所述加速度计的第二轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十五数据为所述加速度计的第三轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十六数据为所述陀螺仪的第一轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十七数据为所述陀螺仪的第二轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十八数据为所述陀螺仪的第三轴在所述第二位置时检测到的数据；控制所述惯性测量单元在所述第三位置静止第四时间段，并获取第十九数据、第二十数据、第二十一数据、第二十二数据、第二十三数据和第二十四数据，其中，所述第十九数据为所述加速度计的第一轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十数据为所述加速度计的第二轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十一数据为所述加速度计的第三轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十二数据为所述陀螺仪的第一轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十三数据为所述陀螺仪的第二轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十四数据为所述陀螺仪的第三轴在所述第三位置时检测到的数据。
可选地，根据多个所述位置数据，确定所述惯性测量单元的标定数据，包括：计算所述第四数据、所述第十数据、所述第十六数据以及所述第二十二数据的平均值，得到所述陀螺仪的第一轴的零偏；计算所述第五数据、所述第十一数据、所述第十七数据以及所述第二十三数据的平均值，得到所述陀螺仪的第二轴零偏；计算所述第六数据、所述第十二数据、所述第十八数据以及所述第二十四数据的平均值，得到所述陀螺仪的第三轴零偏；计算所述第七数据和所述第十三数据的平均值，得到所述加速度计的第一轴零偏；计算所述第二数据和所述第八数据的平均值，得到所述加速度计的第二轴零偏；根据所述第十二数据和所述第十八数据，确定所述陀螺仪的第三轴比例因子；根据所述第一数据和所述第七数据，确定所述加速度计的第一轴比例因子；根据所述第十四数据和所述第二十数据，确定所述加速度计的第二轴比例因子。
可选地，根据所述第十二数据和所述第十八数据，确定所述陀螺仪的第三轴比例因子，包括：对所述第十二数据进行积分，得到第一积分值；对所述第十八数据进行积分，得到第二积分值；确定积分值与预定角度的第一比值，所述第一比值为所述陀螺仪的第三轴比例因子，所述积分值为所述第一积分值与所述第二积分值的差值，所述预定角度为第一角度的两倍。
可选地，根据所述第一数据和所述第七数据，确定所述加速度计的第一轴比例因子，包括：获取所述惯性测量单元所在位置的第一重力系数；确定第一中间数据与所述第一重力系数的第二比值，所述第二比值为所述加速度计的第一轴比例因子，所述第一中间数据为所述第一数据和所述第七数据的差值。
可选地，根据所述第十四数据和所述第二十数据，确定所述加速度计的第二轴比例因子，包括：获取所述惯性测量单元所在位置的第二重力系数；确定第二中间数据与所述第二重力系数的第三比值，所述第三比值为所述加速度计的第二轴比例因子，所述第二中间数据为所述第十四数据和所述第二十数据的差值。
可选地，在根据多个所述位置数据，确定所述惯性测量单元的标定数据之后，所述方法还包括：获取所述惯性测量单元的初始数据，所述初始数据包括初始位置数据、初始速度数据以及初始姿态数据；根据所述标定数据，对所述惯性测量单元的所述初始数据进行误差补偿，得到第一补偿数据；根据所述第一补偿数据，通过惯性导航系统确定误差补偿后的所述惯性测量单元的误差。
可选地，在根据所述标定数据，对所述惯性测量单元的所述初始数据进行误差补偿，得到第一补偿数据之前，所述方法还包括：将所述第二数据与所述第八数据作差，得到所述惯性测量单元的水平误差；用所述水平误差对所述加速度计的第二轴进行误差补偿，得到第二补偿数据，根据所述第一补偿数据，通过惯性导航系统确定误差补偿后的所述惯性测量单元的误差，包括：根据所述第一补偿数据以及所述第二补偿数据，通过所述惯性导航系统确定误差补偿后的所述惯性测量单元的误差。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车辆的惯性测量单元的标定装置，所述惯性测量单元包括陀螺仪以及加速度计，所述装置包括：控制单元，用于控制所述惯性测量单元从初始位置开始旋转；第一获取单元，用于获取旋转过程中所述惯性测量单元的多个位置数据；第一确定单元，用于根据多个所述位置数据，确定所述惯性测量单元的标定数据，所述标定数据由所述陀螺仪的零偏、所述陀螺仪的第三轴比例因子、所述加速度计的第一轴零偏、所述加速度计的第二轴零偏、所述加速度计的第一轴比例因子以及所述加速度计的第二轴比例因子组成。
根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行任意一种所述的方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任意一种所述的方法。
根据本发明实施例的再一方面，还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行任意一种所述的方法。
根据本发明实施例的一个方面，包括：单轴转台，用于放置惯性测量单元；控制装置，用于执行任一种所述的方法，所述控制装置通过控制所述单轴转台来控制所述惯性测量单元。
可选地，所述单轴转台包括驱动电机，所述驱动电机的转轴与水平面平行，且所述转轴与东西方向平行。
可选地，所述驱动电机的旋转角度的精度为0.005度。
本申请的车辆的惯性测量单元的标定方法中，首先，控制所述惯性测量单元从初始位置开始旋转；然后，获取旋转过程中所述惯性测量单元的多个位置数据；最后，根据多个所述位置数据，确定所述惯性测量单元的标定数据，所述标定数据由所述陀螺仪的零偏、所述陀螺仪的第三轴比例因子、所述加速度计的第一轴零偏、所述加速度计的第二轴零偏、所述加速度计的第一轴比例因子以及所述加速度计的第二轴比例因子组成。相比现有技术，本申请的所述方法无需对陀螺仪的第一轴比例因子、陀螺仪的第二轴比例因子、加速度计的第三轴零偏以及加速度计的第三轴比例因子这些参数进行标定，保证了对车辆的惯性测量单元的标定过程较为简单，保证了可以较为简单快捷地确定车辆的惯性测量单元的标定数据，从而解决了解决现有技术中标定车辆的IMU的过程较繁琐的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的一种实施例的车辆的惯性测量单元的标定方法的流程图；
图2示出了根据本申请的一种实施例的车辆的惯性测量单元的标定位置的示意图；
图3示出了根据本申请的一种实施例的用于计算重力系数的方法示意图；
图4示出了根据本申请的一种实施例的车辆的惯性测量单元的标定装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
正如背景技术中所说的，现有技术中的标定低成本的IMU的转台成本较高的问题，为了解决上述问题，本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种车辆的惯性测量单元的标定方法、装置、计算机可读存储介质、处理器、电子设备与车辆的惯性测量单元的标定系统。
根据本申请的实施例，提供了一种车辆的惯性测量单元的标定方法。
图1是根据本申请实施例的车辆的惯性测量单元的标定方法的流程图。上述惯性测量单元包括陀螺仪以及加速度计，如图1所示，上述方法包括以下步骤：
步骤S101，控制上述惯性测量单元从初始位置开始旋转；
步骤S102，获取旋转过程中上述惯性测量单元的多个位置数据；
步骤S103，根据多个上述位置数据，确定上述惯性测量单元的标定数据，上述标定数据由上述陀螺仪的零偏、上述陀螺仪的第三轴比例因子、上述加速度计的第一轴零偏、上述加速度计的第二轴零偏、上述加速度计的第一轴比例因子以及上述加速度计的第二轴比例因子组成。
上述车辆的惯性测量单元的标定方法中，首先，控制上述惯性测量单元从初始位置开始旋转；然后，获取旋转过程中上述惯性测量单元的多个位置数据；最后，根据多个上述位置数据，确定上述惯性测量单元的标定数据，上述标定数据由上述陀螺仪的零偏、上述陀螺仪的第三轴比例因子、上述加速度计的第一轴零偏、上述加速度计的第二轴零偏、上述加速度计的第一轴比例因子以及上述加速度计的第二轴比例因子组成。相比现有技术，本申请的上述方法无需对陀螺仪的第一轴比例因子、陀螺仪的第二轴比例因子、加速度计的第三轴零偏以及加速度计的第三轴比例因子这些参数进行标定，保证了对车辆的惯性测量单元的标定过程较为简单，保证了可以较为简单快捷地确定车辆的惯性测量单元的标定数据，从而解决了解决现有技术中标定车辆的IMU的过程较繁琐的问题。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在实际的应用过程中，上述比例因子为输出的变化与要测量的输入变化的比值，通常用某一特定直线的斜率表示，该直线斜率可以根据在整个输入范围内周期地改变输入量所得到的输入/输出数据，用最小二乘法拟合求得。陀螺仪的比例因子为陀螺仪输出量与输入角速率变化的比值，加速度计的比例因子为加速度计输出的电脉冲数与输入的加速度之间的比值。
本申请的一种实施例中，控制上述惯性测量单元从初始位置开始旋转，包括：确定惯性测量单元是否位于初始位置，上述初始位置为上述惯性测量单元的第一轴垂直于水平面对应的位置；在上述惯性测量单元位于上述初始位置的情况下，控制上述惯性测量单元沿第一方向绕上述惯性测量单元的第三轴旋转第一角度后，使得上述惯性测量单元从上述初始位置到达第一位置，上述第一方向为顺时针方向或者逆时针方向；控制上述惯性测量单元沿上述第一方向绕上述第三轴旋转第二角度，使得上述惯性测量单元从上述第一位置到达第二位置；控制上述惯性测量单元沿第二方向绕上述第三轴旋转上述第一角度，使得上述惯性测量单元从上述第二位置到达第三位置，上述第二方向与上述第一方向相反；控制上述惯性测量单元沿上述第二方向绕上述第三轴旋转上述第二角度，使得上述惯性测量单元从上述第三位置回到上述初始位置。在该实施例中，采用四位置标定法对上述惯性测量单元机型标定，使得上述惯性测量单元的旋转步骤较少，这样进一步地简化了标定步骤，进一步地保证了整个标定过程的时间较短，进一步地方便了后续可以较简单快捷地获取惯性测量单元的标定数据。
在实际应用过程中，上述第一角度可以为180度，但不限于180度；上述第二角度可以为90度，但不限于90度，上述第一角度和上述第二角度可以为任何合适的角度。
本申请的又一种实施例中，获取旋转过程中上述惯性测量单元的多个位置数据，包括：控制上述惯性测量单元在上述初始位置静止第一时间段，并获取第一数据、第二数据、第三数据、第四数据、第五数据和第六数据，其中，上述第一数据为上述加速度计的第一轴在上述初始位置时检测到的数据，上述第二数据为上述加速度计的第二轴在上述初始位置时检测到的数据，上述第三数据为上述加速度计的第三轴在上述初始位置时检测到的数据，上述第四数据为上述陀螺仪的第一轴在上述初始位置时检测到的数据，上述第五数据为上述陀螺仪的第二轴在上述初始位置时检测到的数据，上述第六数据为上述陀螺仪的第三轴在上述初始位置时检测到的数据；控制上述惯性测量单元在上述第一位置静止第二时间段，并获取第七数据、第八数据、第九数据、第十数据、第十一数据和第十二数据，其中，上述第七数据为上述加速度计的第一轴在上述第一位置时检测到的数据，上述第八数据为上述加速度计的第二轴在上述第一位置时检测到的数据，上述第九数据为上述加速度计的第三轴在上述第一位置时检测到的数据，上述第十数据为上述陀螺仪的第一轴在上述第一位置时检测到的数据，上述第十一数据为上述陀螺仪的第二轴在上述第一位置时检测到的数据，上述第十二数据为上述陀螺仪的第三轴在上述第一位置时检测到的数据；控制上述惯性测量单元在上述第二位置静止第三时间段，并获取第十三数据、第十四数据、第十五数据、第十六数据、第十七数据和第十八数据，其中，上述第十三数据为上述加速度计的第一轴在上述第二位置时检测到的数据，上述第十四数据为上述加速度计的第二轴在上述第二位置时检测到的数据，上述第十五数据为上述加速度计的第三轴在上述第二位置时检测到的数据，上述第十六数据为上述陀螺仪的第一轴在上述第二位置时检测到的数据，上述第十七数据为上述陀螺仪的第二轴在上述第二位置时检测到的数据，上述第十八数据为上述陀螺仪的第三轴在上述第二位置时检测到的数据；控制上述惯性测量单元在上述第三位置静止第四时间段，并获取第十九数据、第二十数据、第二十一数据、第二十二数据、第二十三数据和第二十四数据，其中，上述第十九数据为上述加速度计的第一轴在上述第三位置时检测到的数据，上述第二十数据为上述加速度计的第二轴在上述第三位置时检测到的数据，上述第二十一数据为上述加速度计的第三轴在上述第三位置时检测到的数据，上述第二十二数据为上述陀螺仪的第一轴在上述第三位置时检测到的数据，上述第二十三数据为上述陀螺仪的第二轴在上述第三位置时检测到的数据，上述第二十四数据为上述陀螺仪的第三轴在上述第三位置时检测到的数据。在该实施例中，分别获取旋转过程中惯性测量单元在不同位置的不同轴的多个位置数据，后续根据获取的多个位置数据能够较准确且较高效地计算出陀螺仪的第一轴的零偏、陀螺仪的第二轴零偏、陀螺仪的第三轴零偏、加速度计的第一轴零偏、加速度计的第二轴零偏、陀螺仪的第三轴比例因子、加速度计的第一轴比例因子以及加速度计的第二轴比例因子，该方法在保证数据准确性的同时，进一步地保证了计算方法较为简单，进一步地保证了标定效率较高。
在实际应用过程中，上述最大角速度可以为15deg/s，但不限定于15deg/s，可以为任何合适的最大角速度；上述角加速度可以为1deg/s2，但不限于1deg/s2，可以为任何合适的角加速度。上述第一时间段可以为20s，上述第二时间段可以为10s，上述第三时间段可以为10s，上述第四时间段可以为10s，以此来确保上述惯性测量单元有足够的时间来获取多个上述位置数据，当然，上述第一时间段、上述第二时间段、上述第三时间段以及上述第四时间段还可以为其他时间段。
本申请的一种具体的实施例中，如图2所示，第一步，在初始位置1静止20秒；第二步，绕Z轴(第三轴)以最大角速度15deg/s，角加速度1deg/s2正向(第一方向)旋转180度，转动到第一位置2；第三步，在位置2静止10秒；第四步，绕Z轴以最大角速度15deg/s，角加速度1deg/s2正向旋转90度，转到第二位置3；第五步，在第二位置3静止10秒；第六步，绕Z轴以最大角速度15deg/s，角加速度1deg/s2反向旋转180度，转到第三位置4；第七步，在第三位置4静止10秒；第八步，绕Z轴以最大角速度15deg/s，角加速度1deg/s2反向(第二方向)旋转90度，转到初始位置1。
本申请的另一种实施例中，根据多个上述位置数据，确定上述惯性测量单元的标定数据，包括：计算上述第四数据、上述第十数据、上述第十六数据以及上述第二十二数据的平均值，得到上述陀螺仪的第一轴的零偏；计算上述第五数据、上述第十一数据、上述第十七数据以及上述第二十三数据的平均值，得到上述陀螺仪的第二轴零偏；计算上述第六数据、上述第十二数据、上述第十八数据以及上述第二十四数据的平均值，得到上述陀螺仪的第三轴零偏；计算上述第七数据和上述第十三数据的平均值，得到上述加速度计的第一轴零偏；计算上述第二数据和上述第八数据的平均值，得到上述加速度计的第二轴零偏；根据上述第十二数据和上述第十八数据，确定上述陀螺仪的第三轴比例因子；根据上述第一数据和上述第七数据，确定上述加速度计的第一轴比例因子；根据上述第十四数据和上述第二十数据，确定上述加速度计的第二轴比例因子。这样保证了陀螺仪的第一轴的零偏、陀螺仪的第二轴零偏、陀螺仪的第三轴零偏、加速度计的第一轴零偏、加速度计的第二轴零偏、陀螺仪的第三轴比例因子、加速度计的第一轴比例因子以及加速度计的第二轴比例因子的计算过程较为简单，进一步地保证了较简单快捷地确定车辆的惯性测量单元的标定数据，进一步地解决了现有技术中标定车辆的IMU的过程较繁琐的问题。
具体的，上述陀螺仪的第一轴的零偏B1的计算公式如下：
上述陀螺仪的第二轴零偏B2的计算公式如下：
上述陀螺仪的第三轴零偏B3的计算公式如下：
上述加速度计的第一轴零偏B4的计算公式如下：
上述加速度计的第二轴零偏B5的计算公式如下：
其中，Xn表示第n数据，其中，n＝1,2,3……，24。
本申请的再一种实施例中，根据上述第十二数据和上述第十八数据，确定上述陀螺仪的第三轴比例因子，包括：对上述第十二数据进行积分，得到第一积分值；对上述第十八数据进行积分，得到第二积分值；确定积分值与预定角度的第一比值，上述第一比值为上述陀螺仪的第三轴比例因子，上述积分值为上述第一积分值与上述第二积分值的差值，上述预定角度为第一角度的两倍。在该实施例中，通过对第十二数据和第十八数据进行积分，得到第一积分值和第二积分值，再根据得到的第一积分值、第二积分值以及预定角度确定陀螺仪的第三轴比例因子，保证了计算的陀螺仪的第三轴比例因子的方法较为简单和快捷，进一步地解决了现有技术中标定车辆的IMU的过程较繁琐的问题。
具体的，当上述第一角度为180度时，上述陀螺仪的第三轴比例因子B6的计算公式如下：
其中，Xn表示第n数据。
本申请的一种实施例中，根据上述第一数据和上述第七数据，确定上述加速度计的第一轴比例因子，包括：获取上述惯性测量单元所在位置的第一重力系数；确定第一中间数据与上述第一重力系数的第二比值，上述第二比值为上述加速度计的第一轴比例因子，上述第一中间数据为上述第一数据和上述第七数据的差值。在该实施例中，根据第一数据、第七数据以及第一重力系数确定加速度计的第一轴比例因子，保证了可以较为简单准确地得到加速度计的第一轴比例因子。
具体的，上述加速度计的第一轴比例因子B7的计算公式如下：
其中，Xn表示第n数据。
本申请的另一种实施例中，根据上述第十四数据和上述第二十数据，确定上述加速度计的第二轴比例因子，包括：获取上述惯性测量单元所在位置的第二重力系数；确定第二中间数据与上述第二重力系数的第三比值，上述第三比值为上述加速度计的第二轴比例因子，上述第二中间数据为上述第十四数据和上述第二十数据的差值。在该实施例中，通过第十四数据、第二十数据以及第二重力系数确定加速度计的第二轴比例因子，保证了可以较为简单准确地得到加速度计的第一轴比例因子。
具体的，上述加速度计的第二轴比例因子B8的计算公式如下：
其中，Xn表示第n数据。
在实际的应用过程中，上述惯性测量单元的测试位置不变，因此，上述第一重力系数与上述第二重力系数相同，如图3所示，上述第一重力系数与上述第二重力系数的计算步骤如下：
通过联立如下两个公式，
X8＝B5+g×sinθ1
X2＝B5-g×sinθ1
得到上述第一重力系数与上述第二重力系数g，其中，X2为第二数据，X8为第八数据，B5为加速度计的第二轴零偏，θ1为上述加速度计的第二轴与水平面的夹角。
还可以通过联立如下两个公式，
X7＝B4+g×B7×cosθ2
X1＝B4-g×B7×cosθ2
得到上述第一重力系数与上述第二重力系数g，其中，X7为第七数据，X1为第一数据，B4为加速度计的第一轴零偏，B7为加速度计的第一轴比例因子，θ2为上述加速度计的第一轴与竖直面的夹角。
当然，本领域技术人员还可以选择现有技术中任意的方法来计算测试位置的上述第一重力系数和上述第二重力系数，比如，通过惯性测量单元所在位置的纬度值以及惯性测量单元所在位置的高程，来确定上述第一重力系数以及上述第二重力系数。
在实际应用过程中，上述第一数据至上述第二十四数据均可以包括多个不同时刻的数值，在确定上述惯性测量单元的标定数据之前，上述第一数据中的多个不同时刻的数值先进行求平均；在确定上述惯性测量单元的标定数据之前，上述第二数据至上述第二十四数据同样进行上述求平均处理，这样可以保证得到的标定数据更为准确。
本申请的又一种实施例中，在根据多个上述位置数据，确定上述惯性测量单元的标定数据之后，上述方法还包括：获取上述惯性测量单元的初始数据，上述初始数据包括初始位置数据、初始速度数据以及初始姿态数据；根据上述标定数据，对上述惯性测量单元的上述初始数据进行误差补偿，得到第一补偿数据；根据上述第一补偿数据，通过惯性导航系统确定误差补偿后的上述惯性测量单元的误差。在该实施例中，根据标定数据，对惯性测量单元的初始数据进行误差补偿，得到第一补偿数据，根据得到的第一补偿数据以及惯性导航系统确定误差补偿后的惯性测量单元的误差，这样不仅操作过程简单，能够较为直观地得到出误差补偿后的惯性测量单元的误差，便于根据误差确定惯性测量单元的定位精度水平。
本申请的再一种实施例中，在根据上述标定数据，对上述惯性测量单元的上述初始数据进行误差补偿，得到第一补偿数据之前，上述方法还包括：将上述第二数据与上述第八数据作差，得到上述惯性测量单元的水平误差；用上述水平误差对上述加速度计的第二轴进行误差补偿，得到第二补偿数据，根据上述第一补偿数据，通过惯性导航系统确定误差补偿后的上述惯性测量单元的误差，包括：根据上述第一补偿数据以及上述第二补偿数据，通过上述惯性导航系统确定误差补偿后的上述惯性测量单元的误差。在该实施例中，根据水平误差对加速度计的第二轴进行误差补偿，得到第二补偿数据，这样可以保证第二轴基本水平，后续根据第一补偿数据和第二补偿数据以及惯性导航系统确定误差补偿后的惯性测量单元的误差，进一步地保证了较为准确地确定误差补偿后的惯性测量单元的误差，进一步地方便了对惯性测量单元的定位精度的评估。
一种更为具体的实施例中，上述初始位置数据包括经度数据、纬度数据以及高程数据，其中，经度数据、纬度数据以及高程数据可以通过GPS引入到室内；上述初始速度数据包括北、东、地方向的速度数据，其中，北、东、地方向的初始速度为0；上述初始姿态数据包括俯仰角、横滚角以及航向角，由于转台的驱动电机的转轴的朝向为朝东西方向，这样可以抵消地球自传角速度的影响(因为地球自传角速度在东西方向投影为0，借助这一点来准确标定陀螺仪的Z轴零偏和Z轴比例因子)。在初始状态时，由于惯性测量单元的第二轴不是水平的，通过以第一方向旋转第一角度以及水平误差对称分布的原理，将上述第二数据与上述第八数据作差，得到上述惯性测量单元的水平误差，再用上述水平误差对上述加速度计的第二轴进行误差补偿，得到第二补偿数据，这样进一步地保证了第二轴基本水平。在零偏、比例因子误差补偿阶段，对于标定出来的零偏，对于陀螺仪和加速度计在原始数据上直接减掉，对于标定出来的比例因子，在补偿完零偏后在原始数据上进行相乘，即第一补偿数据＝(初始数据-零偏)×比例因子。例如，陀螺仪静止时第三轴的检测数据，即初始数据为1.0deg/s，根据本申请的上述方法确定的陀螺仪第三轴零偏为0.5deg/s，第三轴比例因子为500ppm，则陀螺仪的第三轴的第一补偿数据为(1.0-0.5)*500*10-6。
在实际的应用过程中，在根据多个上述位置数据，确定上述惯性测量单元的标定数据之后，在获取上述惯性测量单元的初始数据之前，上述方法还包括：在初始位置静止60秒，这样方便了后续的误差计算。当然，上述静止的时间还可以为其他时间。
本申请实施例还提供了一种车辆的惯性测量单元的标定装置，需要说明的是，本申请实施例的车辆的惯性测量单元的标定装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于车辆的惯性测量单元的标定方法。以下对本申请实施例提供的车辆的惯性测量单元的标定装置进行介绍。
图4是根据本申请实施例的车辆的惯性测量单元的标定装置的示意图。上述惯性测量单元包括陀螺仪以及加速度计，如图4所示，上述装置包括：
控制单元10，用于控制上述惯性测量单元从初始位置开始旋转；
第一获取单元20，用于获取旋转过程中上述惯性测量单元的多个位置数据；
第一确定单元30，用于根据多个上述位置数据，确定上述惯性测量单元的标定数据，上述标定数据由上述陀螺仪的零偏、上述陀螺仪的第三轴比例因子、上述加速度计的第一轴零偏、上述加速度计的第二轴零偏、上述加速度计的第一轴比例因子以及上述加速度计的第二轴比例因子组成。
上述车辆的惯性测量单元的标定装置中，通过控制单元控制上述惯性测量单元从初始位置开始旋转；通过第一获取单元获取旋转过程中上述惯性测量单元的多个位置数据；通过第一确定单元根据多个上述位置数据，确定上述惯性测量单元的标定数据，上述标定数据由上述陀螺仪的零偏、上述陀螺仪的第三轴比例因子、上述加速度计的第一轴零偏、上述加速度计的第二轴零偏、上述加速度计的第一轴比例因子以及上述加速度计的第二轴比例因子组成。相比现有技术，本申请的上述装置无需对陀螺仪的第一轴比例因子、陀螺仪的第二轴比例因子、加速度计的第三轴零偏以及加速度计的第三轴比例因子这些参数进行标定，保证了对车辆的惯性测量单元的标定过程较为简单，保证了可以较为简单快捷地确定车辆的惯性测量单元的标定数据，从而解决了解决现有技术中标定车辆的IMU的过程较繁琐的问题。
在实际的应用过程中，上述比例因子为输出的变化与要测量的输入变化的比值，通常用某一特定直线的斜率表示，该直线斜率可以根据在整个输入范围内周期地改变输入量所得到的输入/输出数据，用最小二乘法拟合求得。陀螺仪的比例因子为陀螺仪输出量与输入角速率变化的比值，加速度计的比例因子为加速度计输出的电脉冲数与输入的加速度之间的比值。
本申请的一种实施例中，上述控制单元还包括第一确定模块、第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块和第四控制模块，其中，第一确定模块用于确定惯性测量单元是否位于初始位置，上述初始位置为上述惯性测量单元的第一轴垂直于水平面对应的位置；第一控制模块用于在上述惯性测量单元位于上述初始位置的情况下，控制上述惯性测量单元沿第一方向绕上述惯性测量单元的第三轴旋转第一角度后，使得上述惯性测量单元从上述初始位置到达第一位置，上述第一方向为顺时针方向或者逆时针方向；第二控制模块用于控制上述惯性测量单元沿上述第一方向绕上述第三轴旋转第二角度，使得上述惯性测量单元从上述第一位置到达第二位置；第三控制模块用于控制上述惯性测量单元沿第二方向绕上述第三轴旋转上述第一角度，使得上述惯性测量单元从上述第二位置到达第三位置，上述第二方向与上述第一方向相反；第四控制模块用于控制上述惯性测量单元沿上述第二方向绕上述第三轴旋转上述第二角度，使得上述惯性测量单元从上述第三位置回到上述初始位置。在该实施例中，采用四位置标定法对上述惯性测量单元机型标定，使得上述惯性测量单元的旋转步骤较少，这样进一步地简化了标定步骤，进一步地保证了整个标定过程的时间较短，进一步地方便了后续可以较简单快捷地获取惯性测量单元的标定数据。
在实际应用过程中，上述第一角度可以为180度，但不限于180度；上述第二角度可以为90度，但不限于90度，上述第一角度和上述第二角度可以为任何合适的角度。
本申请的又一种实施例中，上述第一获取单元还包括第五控制模块、第六控制模块、第七控制模块和第八控制模块，其中，第五控制模块用于控制上述惯性测量单元在上述初始位置静止第一时间段，并获取第一数据、第二数据、第三数据、第四数据、第五数据和第六数据，其中，上述第一数据为上述加速度计的第一轴在上述初始位置时检测到的数据，上述第二数据为上述加速度计的第二轴在上述初始位置时检测到的数据，上述第三数据为上述加速度计的第三轴在上述初始位置时检测到的数据，上述第四数据为上述陀螺仪的第一轴在上述初始位置时检测到的数据，上述第五数据为上述陀螺仪的第二轴在上述初始位置时检测到的数据，上述第六数据为上述陀螺仪的第三轴在上述初始位置时检测到的数据；第六控制模块用于控制上述惯性测量单元在上述第一位置静止第二时间段，并获取第七数据、第八数据、第九数据、第十数据、第十一数据和第十二数据，其中，上述第七数据为上述加速度计的第一轴在上述第一位置时检测到的数据，上述第八数据为上述加速度计的第二轴在上述第一位置时检测到的数据，上述第九数据为上述加速度计的第三轴在上述第一位置时检测到的数据，上述第十数据为上述陀螺仪的第一轴在上述第一位置时检测到的数据，上述第十一数据为上述陀螺仪的第二轴在上述第一位置时检测到的数据，上述第十二数据为上述陀螺仪的第三轴在上述第一位置时检测到的数据；第七控制模块用于控制上述惯性测量单元在上述第二位置静止第三时间段，并获取第十三数据、第十四数据、第十五数据、第十六数据、第十七数据和第十八数据，其中，上述第十三数据为上述加速度计的第一轴在上述第二位置时检测到的数据，上述第十四数据为上述加速度计的第二轴在上述第二位置时检测到的数据，上述第十五数据为上述加速度计的第三轴在上述第二位置时检测到的数据，上述第十六数据为上述陀螺仪的第一轴在上述第二位置时检测到的数据，上述第十七数据为上述陀螺仪的第二轴在上述第二位置时检测到的数据，上述第十八数据为上述陀螺仪的第三轴在上述第二位置时检测到的数据；第八控制模块用于控制上述惯性测量单元在上述第三位置静止第四时间段，并获取第十九数据、第二十数据、第二十一数据、第二十二数据、第二十三数据和第二十四数据，其中，上述第十九数据为上述加速度计的第一轴在上述第三位置时检测到的数据，上述第二十数据为上述加速度计的第二轴在上述第三位置时检测到的数据，上述第二十一数据为上述加速度计的第三轴在上述第三位置时检测到的数据，上述第二十二数据为上述陀螺仪的第一轴在上述第三位置时检测到的数据，上述第二十三数据为上述陀螺仪的第二轴在上述第三位置时检测到的数据，上述第二十四数据为上述陀螺仪的第三轴在上述第三位置时检测到的数据。在该实施例中，分别获取旋转过程中惯性测量单元在不同位置的不同轴的多个位置数据，后续根据获取的多个位置数据能够较准确且较高效地计算出陀螺仪的第一轴的零偏、陀螺仪的第二轴零偏、陀螺仪的第三轴零偏、加速度计的第一轴零偏、加速度计的第二轴零偏、陀螺仪的第三轴比例因子、加速度计的第一轴比例因子以及加速度计的第二轴比例因子，该装置在保证数据准确性的同时，进一步地保证了计算装置较为简单，进一步地保证了标定效率较高。
在实际应用过程中，上述最大角速度可以为15deg/s，但不限定于15deg/s，可以为任何合适的最大角速度；上述角加速度可以为1deg/s2，但不限于1deg/s2，可以为任何合适的角加速度。上述第一时间段可以为20s，上述第二时间段可以为10s，上述第三时间段可以为10s，上述第四时间段可以为10s，以此来确保上述惯性测量单元有足够的时间来获取多个上述位置数据，当然，上述第一时间段、上述第二时间段、上述第三时间段以及上述第四时间段还可以为其他时间段。
本申请的一种具体的实施例中，如图2所示，第一步，在初始位置1静止20秒；第二步，绕Z轴(第三轴)以最大角速度15deg/s，角加速度1deg/s2正向(第一方向)旋转180度，转动到第一位置2；第三步，在位置2静止10秒；第四步，绕Z轴以最大角速度15deg/s，角加速度1deg/s2正向旋转90度，转到第二位置3；第五步，在第二位置3静止10秒；第六步，绕Z轴以最大角速度15deg/s，角加速度1deg/s2反向旋转180度，转到第三位置4；第七步，在第三位置4静止10秒；第八步，绕Z轴以最大角速度15deg/s，角加速度1deg/s2反向(第二方向)旋转90度，转到初始位置1。
本申请的另一种实施例中，上述第一确定单元还包括第一计算模块、第二计算模块、第三计算模块、第四计算模块、第五计算模块、第二确定模块、第三确定模块和第四确定模块，其中，第一计算模块用于计算上述第四数据、上述第十数据、上述第十六数据以及上述第二十二数据的平均值，得到上述陀螺仪的第一轴的零偏；第二计算模块用于计算上述第五数据、上述第十一数据、上述第十七数据以及上述第二十三数据的平均值，得到上述陀螺仪的第二轴零偏；第三计算模块用于计算上述第六数据、上述第十二数据、上述第十八数据以及上述第二十四数据的平均值，得到上述陀螺仪的第三轴零偏；第四计算模块用于计算上述第七数据和上述第十三数据的平均值，得到上述加速度计的第一轴零偏；第五计算模块用于计算上述第二数据和上述第八数据的平均值，得到上述加速度计的第二轴零偏；第二确定模块用于根据上述第十二数据和上述第十八数据，确定上述陀螺仪的第三轴比例因子；第三确定模块用于根据上述第一数据和上述第七数据，确定上述加速度计的第一轴比例因子；第四确定模块用于根据上述第十四数据和上述第二十数据，确定上述加速度计的第二轴比例因子。这样保证了陀螺仪的第一轴的零偏、陀螺仪的第二轴零偏、陀螺仪的第三轴零偏、加速度计的第一轴零偏、加速度计的第二轴零偏、陀螺仪的第三轴比例因子、加速度计的第一轴比例因子以及加速度计的第二轴比例因子的计算过程较为简单，进一步地保证了较简单快捷地确定车辆的惯性测量单元的标定数据，进一步地解决了现有技术中标定车辆的IMU的过程较繁琐的问题。
具体的，上述陀螺仪的第一轴的零偏B1的计算公式如下：
上述陀螺仪的第二轴零偏B2的计算公式如下：
上述陀螺仪的第三轴零偏B3的计算公式如下：
上述加速度计的第一轴零偏B4的计算公式如下：
上述加速度计的第二轴零偏B5的计算公式如下：
其中，Xn表示第n数据，其中，n＝1,2,3……，24。
本申请的又一种实施例中，上述第二确定模块还包括第一积分子模块、第二积分子模块和第一确定子模块，其中，第一积分子模块用于对上述第十二数据进行积分，得到第一积分值；第二积分子模块用于对上述第十八数据进行积分，得到第二积分值；第一确定子模块用于确定积分值与预定角度的第一比值，上述第一比值为上述陀螺仪的第三轴比例因子，上述积分值为上述第一积分值与上述第二积分值的差值，上述预定角度为第一角度的两倍。在该实施例中，通过对第十二数据和第十八数据进行积分，得到第一积分值和第二积分值，再根据得到的第一积分值、第二积分值以及预定角度确定陀螺仪的第三轴比例因子，保证了计算的陀螺仪的第三轴比例因子的装置较为简单和快捷，进一步地解决了现有技术中标定车辆的IMU的过程较繁琐的问题。
具体的，当上述第一角度为180度时，上述陀螺仪的第三轴比例因子B6的计算公式如下：
其中，Xn表示第n数据。
本申请的另一种实施例中，上述第三确定模块还包括第一获取子模块和第二确定子模块，其中，第一获取子模块用于获取上述惯性测量单元所在位置的第一重力系数；第二确定子模块用于确定第一中间数据与上述第一重力系数的第二比值，上述第二比值为上述加速度计的第一轴比例因子，上述第一中间数据为上述第一数据和上述第七数据的差值。在该实施例中，根据第一数据、第七数据以及第一重力系数确定加速度计的第一轴比例因子，保证了可以较为简单准确地得到加速度计的第一轴比例因子。
具体的，上述加速度计的第一轴比例因子B7的计算公式如下：
其中，Xn表示第n数据。
本申请的再一种实施例中，第四确定模块还包括第二获取子模块和第三确定子模块，其中，第二获取子模块用于获取上述惯性测量单元所在位置的第二重力系数；第三确定子模块用于确定第二中间数据与上述第二重力系数的第三比值，上述第三比值为上述加速度计的第二轴比例因子，上述第二中间数据为上述第十四数据和上述第二十数据的差值。在该实施例中，通过第十四数据、第二十数据以及第二重力系数确定加速度计的第二轴比例因子，保证了可以较为简单准确地得到加速度计的第一轴比例因子。
具体的，上述加速度计的第二轴比例因子B8的计算公式如下：
其中，Xn表示第n数据。
在实际的应用过程中，上述惯性测量单元的测试位置不变，因此，上述第一重力系数与上述第二重力系数相同，如图3所示，上述第一重力系数与上述第二重力系数的计算步骤如下：
通过联立如下两个公式，
X8＝B5+g×sinθ1
X2＝B5-g×sinθ1
得到上述第一重力系数与上述第二重力系数g，其中，X2为第二数据，X8为第八数据，B5为加速度计的第二轴零偏，θ1为上述加速度计的第二轴与水平面的夹角。
还可以通过联立如下两个公式，
X7＝B4+g×B7×cosθ2
X1＝B4-g×B7×cosθ2
得到上述第一重力系数与上述第二重力系数g，其中，X7为第七数据，X1为第一数据，B4为加速度计的第一轴零偏，B7为加速度计的第一轴比例因子，θ2为上述加速度计的第一轴与竖直面的夹角。
当然，本领域技术人员还可以选择现有技术中任意的方法来计算测试位置的上述第一重力系数和上述第二重力系数，比如，通过惯性测量单元所在位置的纬度值以及惯性测量单元所在位置的高程，来确定上述第一重力系数以及上述第二重力系数。
在实际应用过程中，上述第一数据至上述第二十四数据均可以包括多个不同时刻的数值，在确定上述惯性测量单元的标定数据之前，上述第一数据中的多个不同时刻的数值先进行求平均；在确定上述惯性测量单元的标定数据之前，上述第二数据至上述第二十四数据同样进行上述求平均处理，这样可以保证得到的标定数据更为准确。
本申请的一种实施例中，在根据多个上述位置数据，确定上述惯性测量单元的标定数据之后，上述装置还包括第二获取单元、第一补偿单元和第二确定单元，其中，第二获取单元用于获取上述惯性测量单元的初始数据，上述初始数据包括初始位置数据、初始速度数据以及初始姿态数据；第一补偿单元用于根据上述标定数据，对上述惯性测量单元的上述初始数据进行误差补偿，得到第一补偿数据；第二确定单元用于根据上述第一补偿数据，通过惯性导航系统确定误差补偿后的上述惯性测量单元的误差。在该实施例中，根据标定数据，对惯性测量单元的初始数据进行误差补偿，得到第一补偿数据，根据得到的第一补偿数据以及惯性导航系统确定误差补偿后的惯性测量单元的误差，这样不仅操作过程简单，能够较为直观地得到出误差补偿后的惯性测量单元的误差，便于根据误差确定惯性测量单元的定位精度水平。
本申请的一种实施例中，在根据上述标定数据，对上述惯性测量单元的上述初始数据进行误差补偿，得到第一补偿数据之前，上述装置还包括作差单元和第二补偿单元，其中，作差单元用于将上述第二数据与上述第八数据作差，得到上述惯性测量单元的水平误差；第二补偿单元用于用上述水平误差对上述加速度计的第二轴进行误差补偿，得到第二补偿数据，上述第二确定单元还包括第五确定模块，用于根据上述第一补偿数据以及上述第二补偿数据，通过上述惯性导航系统确定误差补偿后的上述惯性测量单元的误差。在该实施例中，根据水平误差对加速度计的第二轴进行误差补偿，得到第二补偿数据，这样可以保证第二轴基本水平，后续根据第一补偿数据和第二补偿数据以及惯性导航系统确定误差补偿后的惯性测量单元的误差，进一步地保证了较为准确地确定误差补偿后的惯性测量单元的误差，进一步地方便了对惯性测量单元的定位精度的评估。
一种更为具体的实施例中，上述初始位置数据包括经度数据、纬度数据以及高程数据，其中，经度数据、纬度数据以及高程数据可以通过GPS引入到室内；上述初始速度数据包括北、东、地方向的速度数据，其中，北、东、地方向的初始速度为0；上述初始姿态数据包括俯仰角、横滚角以及航向角，由于转台的驱动电机的转轴的朝向为朝东西方向，这样可以抵消地球自传角速度的影响(因为地球自传角速度在东西方向投影为0，借助这一点来准确标定陀螺仪的Z轴零偏和Z轴比例因子)。在初始状态时，由于惯性测量单元的第二轴不是水平的，通过以第一方向旋转第一角度以及水平误差对称分布的原理，将上述第二数据与上述第八数据作差，得到上述惯性测量单元的水平误差，再用上述水平误差对上述加速度计的第二轴进行误差补偿，得到第二补偿数据，这样进一步地保证了第二轴基本水平。在零偏、比例因子误差补偿阶段，对于标定出来的零偏，对于陀螺仪和加速度计在原始数据上直接减掉，对于标定出来的比例因子，在补偿完零偏后在原始数据上进行相乘，即第一补偿数据＝(初始数据-零偏)×比例因子。例如，陀螺仪静止时第三轴的检测数据，即初始数据为1.0deg/s，根据本申请的上述装置确定的陀螺仪第三轴零偏为0.5deg/s，第三轴比例因子为500ppm，则陀螺仪的第三轴的第一补偿数据为(1.0-0.5)*500*10-6。
在实际的应用过程中，在根据多个上述位置数据，确定上述惯性测量单元的标定数据之后，在获取上述惯性测量单元的初始数据之前，上述装置还包括静止单元，上述静止单元用于在初始位置静止60秒，这样方便了后续的误差计算。当然，上述静止的时间还可以为其他时间。
上述车辆的惯性测量单元的标定装置包括处理器和存储器，上述控制单元、第一获取单元与第一确定单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决现有技术中标定低成本的IMU的转台成本较高的问题。
存储器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)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述车辆的惯性测量单元的标定方法。
本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述车辆的惯性测量单元的标定方法。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置为由上述一个或多个处理器执行，上述一个或多个程序包括用于执行任意一种上述的方法。
本发明实施例还提供了一种车辆的惯性测量单元的标定系统，包括：单轴转台，用于放置惯性测量单元；控制装置，用于执行任一种上述的方法，上述控制装置通过控制上述单轴转台来控制上述惯性测量单元。
本申请的惯性测量单元的标定系统，包括单轴转台和控制装置，其中，上述单轴转台用于放置惯性测量单元；上述控制装置用于执行上述任意一种车辆的惯性测量单元的标定方法。相比现有技术，本申请的上述系统无需对陀螺仪的第一轴比例因子、陀螺仪的第二轴比例因子、加速度计的第三轴零偏以及加速度计的第三轴比例因子这些参数进行标定，保证了对车辆的惯性测量单元的标定过程较为简单，保证了可以较为简单快捷地确定车辆的惯性测量单元的标定数据，从而解决了解决现有技术中标定车辆的IMU的过程较繁琐的问题。
本申请一种实施例中，上述单轴转台包括驱动电机，上述驱动电机的转轴与水平面平行，且上述转轴与东西方向平行。在该实施例中，将驱动电机的转轴与水平面平行，这样保证了转轴的水平误差较小，上述转轴与东西方向平行，这样可以抵消地球自传角速度的影响，进一步地保证了通过上述标定系统可以较为简单快捷地完成对惯性测量单元的标定。
本申请的又一种实施例中，上述驱动电机的旋转角度的精度为0.005度，这样保证标定系统的整体成本较低，可以满足低成本的IMU的零偏和比例因子误差的标定。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：
步骤S101，控制上述惯性测量单元从初始位置开始旋转；
步骤S102，获取旋转过程中上述惯性测量单元的多个位置数据；
步骤S103，根据多个上述位置数据，确定上述惯性测量单元的标定数据，上述标定数据由上述陀螺仪的零偏、上述陀螺仪的第三轴比例因子、上述加速度计的第一轴零偏、上述加速度计的第二轴零偏、上述加速度计的第一轴比例因子以及上述加速度计的第二轴比例因子组成。
本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：
步骤S101，控制上述惯性测量单元从初始位置开始旋转；
步骤S102，获取旋转过程中上述惯性测量单元的多个位置数据；
步骤S103，根据多个上述位置数据，确定上述惯性测量单元的标定数据，上述标定数据由上述陀螺仪的零偏、上述陀螺仪的第三轴比例因子、上述加速度计的第一轴零偏、上述加速度计的第二轴零偏、上述加速度计的第一轴比例因子以及上述加速度计的第二轴比例因子组成。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，可以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，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
上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，在本发明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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
上述集成的单元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，本发明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全部或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(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的车辆的惯性测量单元的标定方法中，首先，控制上述惯性测量单元从初始位置开始旋转；然后，获取旋转过程中上述惯性测量单元的多个位置数据；最后，根据多个上述位置数据，确定上述惯性测量单元的标定数据，上述标定数据由上述陀螺仪的零偏、上述陀螺仪的第三轴比例因子、上述加速度计的第一轴零偏、上述加速度计的第二轴零偏、上述加速度计的第一轴比例因子以及上述加速度计的第二轴比例因子组成。相比现有技术，本申请的上述方法无需对陀螺仪的第一轴比例因子、陀螺仪的第二轴比例因子、加速度计的第三轴零偏以及加速度计的第三轴比例因子这些参数进行标定，保证了对车辆的惯性测量单元的标定过程较为简单，保证了可以较为简单快捷地确定车辆的惯性测量单元的标定数据，从而解决了解决现有技术中标定车辆的IMU的过程较繁琐的问题。
2)、本申请的车辆的惯性测量单元的标定装置中，通过控制单元控制上述惯性测量单元从初始位置开始旋转；通过第一获取单元获取旋转过程中上述惯性测量单元的多个位置数据；通过第一确定单元根据多个上述位置数据，确定上述惯性测量单元的标定数据，上述标定数据由上述陀螺仪的零偏、上述陀螺仪的第三轴比例因子、上述加速度计的第一轴零偏、上述加速度计的第二轴零偏、上述加速度计的第一轴比例因子以及上述加速度计的第二轴比例因子组成。相比现有技术，本申请的上述装置无需对陀螺仪的第一轴比例因子、陀螺仪的第二轴比例因子、加速度计的第三轴零偏以及加速度计的第三轴比例因子这些参数进行标定，保证了对车辆的惯性测量单元的标定过程较为简单，保证了可以较为简单快捷地确定车辆的惯性测量单元的标定数据，从而解决了解决现有技术中标定车辆的IMU的过程较繁琐的问题。
3)、本申请的惯性测量单元的标定系统，包括单轴转台和控制装置，其中，上述单轴转台用于放置惯性测量单元；上述控制装置用于执行上述任意一种车辆的惯性测量单元的标定方法。相比现有技术，本申请的上述系统无需对陀螺仪的第一轴比例因子、陀螺仪的第二轴比例因子、加速度计的第三轴零偏以及加速度计的第三轴比例因子这些参数进行标定，保证了对车辆的惯性测量单元的标定过程较为简单，保证了可以较为简单快捷地确定车辆的惯性测量单元的标定数据，从而解决了解决现有技术中标定车辆的IMU的过程较繁琐的问题。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种车辆的惯性测量单元的标定方法，其特征在于，所述惯性测量单元包括陀螺仪以及加速度计，所述方法包括：
控制所述惯性测量单元从初始位置开始旋转；
获取旋转过程中所述惯性测量单元的多个位置数据；
根据多个所述位置数据，确定所述惯性测量单元的标定数据，所述标定数据由所述陀螺仪的零偏、所述陀螺仪的第三轴比例因子、所述加速度计的第一轴零偏、所述加速度计的第二轴零偏、所述加速度计的第一轴比例因子以及所述加速度计的第二轴比例因子组成，
控制所述惯性测量单元从初始位置开始旋转，包括：
确定惯性测量单元是否位于初始位置，所述初始位置为所述惯性测量单元的第一轴垂直于水平面对应的位置；
在所述惯性测量单元位于所述初始位置的情况下，控制所述惯性测量单元沿第一方向绕所述惯性测量单元的第三轴旋转第一角度后，使得所述惯性测量单元从所述初始位置到达第一位置，所述第一方向为顺时针方向或者逆时针方向；
控制所述惯性测量单元沿所述第一方向绕所述第三轴旋转第二角度，使得所述惯性测量单元从所述第一位置到达第二位置；
控制所述惯性测量单元沿第二方向绕所述第三轴旋转所述第一角度，使得所述惯性测量单元从所述第二位置到达第三位置，所述第二方向与所述第一方向相反；
控制所述惯性测量单元沿所述第二方向绕所述第三轴旋转所述第二角度，使得所述惯性测量单元从所述第三位置回到所述初始位置，
获取旋转过程中所述惯性测量单元的多个位置数据，包括：
控制所述惯性测量单元在所述初始位置静止第一时间段，并获取第一数据、第二数据、第三数据、第四数据、第五数据和第六数据，其中，所述第一数据为所述加速度计的第一轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第二数据为所述加速度计的第二轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第三数据为所述加速度计的第三轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第四数据为所述陀螺仪的第一轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第五数据为所述陀螺仪的第二轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第六数据为所述陀螺仪的第三轴在所述初始位置时检测到的数据；
控制所述惯性测量单元在所述第一位置静止第二时间段，并获取第七数据、第八数据、第九数据、第十数据、第十一数据和第十二数据，其中，所述第七数据为所述加速度计的第一轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第八数据为所述加速度计的第二轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第九数据为所述加速度计的第三轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第十数据为所述陀螺仪的第一轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第十一数据为所述陀螺仪的第二轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第十二数据为所述陀螺仪的第三轴在所述第一位置时检测到的数据；
控制所述惯性测量单元在所述第二位置静止第三时间段，并获取第十三数据、第十四数据、第十五数据、第十六数据、第十七数据和第十八数据，其中，所述第十三数据为所述加速度计的第一轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十四数据为所述加速度计的第二轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十五数据为所述加速度计的第三轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十六数据为所述陀螺仪的第一轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十七数据为所述陀螺仪的第二轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十八数据为所述陀螺仪的第三轴在所述第二位置时检测到的数据；
控制所述惯性测量单元在所述第三位置静止第四时间段，并获取第十九数据、第二十数据、第二十一数据、第二十二数据、第二十三数据和第二十四数据，其中，所述第十九数据为所述加速度计的第一轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十数据为所述加速度计的第二轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十一数据为所述加速度计的第三轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十二数据为所述陀螺仪的第一轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十三数据为所述陀螺仪的第二轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十四数据为所述陀螺仪的第三轴在所述第三位置时检测到的数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据多个所述位置数据，确定所述惯性测量单元的标定数据，包括：
计算所述第四数据、所述第十数据、所述第十六数据以及所述第二十二数据的平均值，得到所述陀螺仪的第一轴的零偏；
计算所述第五数据、所述第十一数据、所述第十七数据以及所述第二十三数据的平均值，得到所述陀螺仪的第二轴零偏；
计算所述第六数据、所述第十二数据、所述第十八数据以及所述第二十四数据的平均值，得到所述陀螺仪的第三轴零偏；
计算所述第七数据和所述第十三数据的平均值，得到所述加速度计的第一轴零偏；
计算所述第二数据和所述第八数据的平均值，得到所述加速度计的第二轴零偏；
根据所述第十二数据和所述第十八数据，确定所述陀螺仪的第三轴比例因子；
根据所述第一数据和所述第七数据，确定所述加速度计的第一轴比例因子；
根据所述第十四数据和所述第二十数据，确定所述加速度计的第二轴比例因子。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第十二数据和所述第十八数据，确定所述陀螺仪的第三轴比例因子，包括：
对所述第十二数据进行积分，得到第一积分值；
对所述第十八数据进行积分，得到第二积分值；
确定积分值与预定角度的第一比值，所述第一比值为所述陀螺仪的第三轴比例因子，所述积分值为所述第一积分值与所述第二积分值的差值，所述预定角度为第一角度的两倍。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一数据和所述第七数据，确定所述加速度计的第一轴比例因子，包括：
获取所述惯性测量单元所在位置的第一重力系数；
确定第一中间数据与所述第一重力系数的第二比值，所述第二比值为所述加速度计的第一轴比例因子，所述第一中间数据为所述第一数据和所述第七数据的差值。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第十四数据和所述第二十数据，确定所述加速度计的第二轴比例因子，包括：
获取所述惯性测量单元所在位置的第二重力系数；
确定第二中间数据与所述第二重力系数的第三比值，所述第三比值为所述加速度计的第二轴比例因子，所述第二中间数据为所述第十四数据和所述第二十数据的差值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据多个所述位置数据，确定所述惯性测量单元的标定数据之后，所述方法还包括：
获取所述惯性测量单元的初始数据，所述初始数据包括初始位置数据、初始速度数据以及初始姿态数据；
根据所述标定数据，对所述惯性测量单元的所述初始数据进行误差补偿，得到第一补偿数据；
根据所述第一补偿数据，通过惯性导航系统确定误差补偿后的所述惯性测量单元的误差。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
在根据所述标定数据，对所述惯性测量单元的所述初始数据进行误差补偿，得到第一补偿数据之前，所述方法还包括：
将所述第二数据与所述第八数据作差，得到所述惯性测量单元的水平误差；
用所述水平误差对所述加速度计的第二轴进行误差补偿，得到第二补偿数据，根据所述第一补偿数据，通过惯性导航系统确定误差补偿后的所述惯性测量单元的误差，包括：
根据所述第一补偿数据以及所述第二补偿数据，通过所述惯性导航系统确定误差补偿后的所述惯性测量单元的误差。
8.一种车辆的惯性测量单元的标定装置，其特征在于，所述惯性测量单元包括陀螺仪以及加速度计，所述装置包括：
控制单元，用于控制所述惯性测量单元从初始位置开始旋转；
第一获取单元，用于获取旋转过程中所述惯性测量单元的多个位置数据；
第一确定单元，用于根据多个所述位置数据，确定所述惯性测量单元的标定数据，所述标定数据由所述陀螺仪的零偏、所述陀螺仪的第三轴比例因子、所述加速度计的第一轴零偏、所述加速度计的第二轴零偏、所述加速度计的第一轴比例因子以及所述加速度计的第二轴比例因子组成，
所述控制单元还包括第一确定模块、第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块和第四控制模块，其中，第一确定模块用于确定惯性测量单元是否位于初始位置，所述初始位置为所述惯性测量单元的第一轴垂直于水平面对应的位置；第一控制模块用于在所述惯性测量单元位于所述初始位置的情况下，控制所述惯性测量单元沿第一方向绕所述惯性测量单元的第三轴旋转第一角度后，使得所述惯性测量单元从所述初始位置到达第一位置，所述第一方向为顺时针方向或者逆时针方向；第二控制模块用于控制所述惯性测量单元沿所述第一方向绕所述第三轴旋转第二角度，使得所述惯性测量单元从所述第一位置到达第二位置；第三控制模块用于控制所述惯性测量单元沿第二方向绕所述第三轴旋转所述第一角度，使得所述惯性测量单元从所述第二位置到达第三位置，所述第二方向与所述第一方向相反；第四控制模块用于控制所述惯性测量单元沿所述第二方向绕所述第三轴旋转所述第二角度，使得所述惯性测量单元从所述第三位置回到所述初始位置，
所述第一获取单元还包括第五控制模块、第六控制模块、第七控制模块和第八控制模块，其中，第五控制模块用于控制所述惯性测量单元在所述初始位置静止第一时间段，并获取第一数据、第二数据、第三数据、第四数据、第五数据和第六数据，其中，所述第一数据为所述加速度计的第一轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第二数据为所述加速度计的第二轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第三数据为所述加速度计的第三轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第四数据为所述陀螺仪的第一轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第五数据为所述陀螺仪的第二轴在所述初始位置时检测到的数据，所述第六数据为所述陀螺仪的第三轴在所述初始位置时检测到的数据；第六控制模块用于控制所述惯性测量单元在所述第一位置静止第二时间段，并获取第七数据、第八数据、第九数据、第十数据、第十一数据和第十二数据，其中，所述第七数据为所述加速度计的第一轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第八数据为所述加速度计的第二轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第九数据为所述加速度计的第三轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第十数据为所述陀螺仪的第一轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第十一数据为所述陀螺仪的第二轴在所述第一位置时检测到的数据，所述第十二数据为所述陀螺仪的第三轴在所述第一位置时检测到的数据；第七控制模块用于控制所述惯性测量单元在所述第二位置静止第三时间段，并获取第十三数据、第十四数据、第十五数据、第十六数据、第十七数据和第十八数据，其中，所述第十三数据为所述加速度计的第一轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十四数据为所述加速度计的第二轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十五数据为所述加速度计的第三轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十六数据为所述陀螺仪的第一轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十七数据为所述陀螺仪的第二轴在所述第二位置时检测到的数据，所述第十八数据为所述陀螺仪的第三轴在所述第二位置时检测到的数据；第八控制模块用于控制所述惯性测量单元在所述第三位置静止第四时间段，并获取第十九数据、第二十数据、第二十一数据、第二十二数据、第二十三数据和第二十四数据，其中，所述第十九数据为所述加速度计的第一轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十数据为所述加速度计的第二轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十一数据为所述加速度计的第三轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十二数据为所述陀螺仪的第一轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十三数据为所述陀螺仪的第二轴在所述第三位置时检测到的数据，所述第二十四数据为所述陀螺仪的第三轴在所述第三位置时检测到的数据。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。
10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。
12.一种车辆的惯性测量单元的标定系统，其特征在于，包括：
单轴转台，用于放置惯性测量单元；
控制装置，用于执行权利要求1至7中任一项所述的方法，所述控制装置通过控制所述单轴转台来控制所述惯性测量单元。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述单轴转台包括驱动电机，所述驱动电机的转轴与水平面平行，且所述转轴与东西方向平行。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述驱动电机的旋转角度的精度为0.005度。
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