CN113434427A - 一种实现测试验证的方法、装置、计算机存储介质及终端 - Google Patents
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Abstract
本文公开一种实现测试验证的方法、装置、计算机存储介质及终端,包括:获取预先存储的测试路段的路测数据,路测数据包含卫星信号数据;根据卫星信号数据回放测试路段的卫星信号;根据回放的卫星信号和获取的路测数据中包含的其他数据,对组合导航模块进行组合导航算法的测试验证;其中,卫星信号数据包括:对在测试路段接收的卫星信号进行数字化处理获得的数据。本发明实施例在不依赖于路测环境和数据模型的情况下,基于预先存储的路测数据中包含的卫星信号数据回放卫星信号,实现了可重复的组合导航算法的测试验证。
Description
技术领域
本文涉及但不限于组合导航技术,尤指一种实现测试验证的方法、装置、计算机存储介质及终端。
背景技术
随着导航技术以及汽车智能化的不断发展,单纯依靠全球卫星导航系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)已经无法满足车载导航系统连续、精确的定位要求;基于低成本的微机械惯性传感器(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)与GNSS的组合导航已经逐渐被应用于车载导航。组合导航算法的测试验证一般采用将组合导航设备安装在车辆上进行路测,将实际行驶过程中组合导航设备输出的位置和姿态数据、与标准位置和姿态数据(一般由更高精度的导航系统提供)进行比较,以确定其精度是否满足要求。还有一部分基于仿真器和三维转台等构成半实物仿真平台实现组合导航算法的测试验证,由仿真器输出的数据驱动三维转台,模拟车辆运动。
上述组合导航算法的测试验证方法具有较大的局限性,路测的测试验证存在以下问题:1、车载测试环境复杂,测试成本较高,同时存在周期长且需要为测试车辆配备司机的要求,针对特殊场景测试,例如轮渡、隧道以及客户指定测试路段,需要派遣专门人员进行;2、可重复性较差,受限于测试时段、路段的卫星几何构形、气候条件、电磁环境以及载体的运动状态等多种变量的共同影响,较难在多次同路段测试中进行算法复测验证;3、基于半实物仿真平台的测试验证,产生的载体轨迹严重依赖于所用数学模型,对于复杂运动模型其准确性无法进行验证,运动过程中的卫星信号输入同样依赖于信号仿真。
综上,设计一种不依赖于路测环境和数据模型的可重复的组合导航的测试验证方法,成为一个有待解决的技术问题。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供一种实现测试验证的方法、装置、计算机存储介质及终端,能够实现在不依赖于路测环境和数据模型的情况下,进行可重复的组合导航的测试验证。
本发明实施例提供了一种实现测试验证的方法,包括:
获取预先存储的测试路段的路测数据,所述路测数据包含卫星信号数据;
根据所述卫星信号数据回放所述测试路段的卫星信号;
根据回放的卫星信号和获取的路测数据中包含的其他数据,对组合导航模块进行组合导航算法的测试验证;
其中,所述卫星信号数据包括:对在测试路段接收的卫星信号进行数字化处理获得的数据。
另一方面,本发明实施例还提供一种计算机存储介质,所述计算机存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述实现测试验证的方法。
再一方面,本发明实施例还提供一种终端,包括:存储器和处理器,所述存储器中保存有计算机程序;其中,
处理器被配置为执行存储器中的计算机程序;
所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述实现测试验证的方法。
还一方面,本发明实施例还提供一种实现测试验证的装置,包括:获取单元、回放单元和测试单元;其中,
获取单元设置为:获取预先存储的测试路段的路测数据,所述路测数据包含卫星信号数据;
回放单元设置为:根据所述卫星信号数据,回放测试路段的卫星信号;
测试单元设置为:根据回放的卫星信号和获取的路测数据中包含的其他数据,对组合导航模块进行组合导航算法的测试验证;
其中,所述卫星信号数据包括:对在测试路段接收的卫星信号进行数字化处理获得的数据。
本申请技术方案包括:获取预先存储的测试路段的路测数据,路测数据包含卫星信号数据;根据卫星信号数据回放测试路段的卫星信号;根据回放的卫星信号和获取的路测数据中包含的其他数据,对组合导航模块进行组合导航算法的测试验证;其中,卫星信号数据包括:对在测试路段接收的卫星信号进行数字化处理获得的数据。本发明实施例在不依赖于路测环境和数据模型的情况下,基于预先存储的路测数据中包含的卫星信号数据回放卫星信号,实现了可重复的组合导航算法的测试验证。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案,并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例实现测试验证的方法的流程图;
图2为本发明实施例实现测试验证的装置的结构框图;
图3为本发明应用示例测试系统的组成框图;
图4为本发明应用示例打包的数据的数据格式示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。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任意组合。
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。
图1为本发明实施例实现测试验证的方法的流程图,如图1所示,包括:
步骤101、获取预先存储的测试路段的路测数据,路测数据包含卫星信号数据;
需要说明的是,本发明实施例测试路段的路测数据,可以通过车辆在测试路段进行测试时,预设设置的组合导航组件获得;组合导航组件包括但不限于:里程计、惯性传感器和全球卫星定位系统等。
步骤102、根据卫星信号数据回放测试路段的卫星信号;
其中,卫星信号数据包括:对在测试路段接收的卫星信号进行数字化处理获得的数据。
步骤103、根据回放的卫星信号和获取的路测数据中包含的其他数据,对组合导航模块进行组合导航算法的测试验证。
本发明实施例在不依赖于路测环境和数据模型的情况下,基于预先存储的路测数据中包含的卫星信号数据回放卫星信号,实现了可重复的组合导航算法的测试验证。
在一种示例性实例中,本发明实施例根据卫星信号数据回放测试路段的卫星信号,包括:
将卫星信号数据处理为射频信号;
将获得的射频信号发送至组合导航模块的天线,以进行测试路段的卫星信号的回放。
在一种示例性实例中,本发明实施例中的路测数据还包括:里程计数据和惯性传感器(IMU,Inertial Measurement Unit)数据。
在一种示例性实例中,本发明实施例进行组合导航算法的测试验证,包括:
根据卫星信号同步里程计数据和IMU数据;
根据卫星信号、完成同步的里程计数据和IMU数据进行组合导航算法的测试验证。在一种示例性实例中,本发明实施例IMU数据包括通过第一IMU获得的:具有世界统一标准时间(UTC,Universal Coordinated Time)的三轴加速度信息和具有UTC的角速度信息。
在一种示例性实例中,本发明实施例里程计数据包括通过里程计获得的:具有UTC的运行速度信息和具有UTC的方向脉冲信号。
在一种示例性实例中,根据卫星信号同步里程计数据和IMU数据之前,本发明实施例方法还包括:
对IMU数据进行降采样处理,以使降采样后的IMU数据的频率与微机械惯性传感器(MEMS)数据的频率一致;
其中,MEMS数据由组合导航模块采集。
在一种示例性实例中,对IMU数据进行降采样处理之后,本发明实施例方法还包括:
根据静态的组合导航模块包含的第一IMU的精度与预设的第二IMU的精度的差值,对IMU数据进行误差叠加处理;
其中,第二IMU的精度高于第一IMU的精度。
在一种示例性实例中,根据卫星信号同步里程计数据和IMU数据之前,本发明实施例方法还包括:
将里程计数据和IMU数据按照预设格式进行整理。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质,计算机存储介质中存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述实现测试验证的方法。
本发明实施例还提供一种终端,包括:存储器和处理器,存储器中保存有计算机程序;其中,
处理器被配置为执行存储器中的计算机程序;
计算机程序被处理器执行时实现如上述实现测试验证的方法。
图2为本发明实施例实现测试验证的装置的结构框图,如图2所示,包括:获取单元、回放单元和测试单元;其中,
获取单元设置为:获取预先存储的测试路段的路测数据,路测数据包含卫星信号数据;
回放单元设置为:根据卫星信号数据回放测试路段的卫星信号;
测试单元设置为:根据回放的卫星信号和获取的路测数据中包含的其他数据,对组合导航模块进行组合导航算法的测试验证;
其中,卫星信号数据包括:对在测试路段接收的卫星信号进行数字化处理获得的数据。
本发明实施例在不依赖于路测环境和数据模型的情况下,基于预先存储的路测数据中包含的卫星信号数据回放卫星信号,实现了可重复的组合导航算法的测试验证。
在一种示例性实例中,本发明实施例回放单元是设置为:
将卫星信号数据处理为射频信号;
将获得的射频信号发送至组合导航模块的天线,以进行测试路段的卫星信号的回放。
在一种示例性实例中,本发明实施例中的路测数据还包括:里程计数据和惯性传感器(IMU)数据。
在一种示例性实例中,本发明实施例IMU数据包括通过第一IMU获得的:具有世界统一标准时间(UTC)的三轴加速度信息和具有UTC的角速度信息。
在一种示例性实例中,本发明实施例里程计数据包括通过里程计获得的:具有UTC的运行速度信息和具有UTC的方向脉冲信号。
在一种示例性实例中,本发明实施例测试单元是设置为:
根据卫星信号同步里程计数据和IMU数据;
根据卫星信号、完成同步的里程计数据和IMU数据进行组合导航算法的测试验证。在一种示例性实例中,本发明实施例还包括数据处理单元,设置为:
对IMU数据进行降采样处理,以使降采样后的IMU数据的频率与微机械惯性传感器MEMS数据的频率一致;
其中,MEMS数据由组合导航模块采集。
在一种示例性实例中,本发明实施例数据处理单元还设置为:
根据静态的组合导航模块包含的第一IMU的精度与预设的第二IMU的精度的差值,对IMU数据进行误差叠加处理;
其中,第二IMU的精度高于第一IMU的精度。
在一种示例性实例中,本发明实施例数据处理单元还设置为:
将里程计数据和IMU数据按照预设格式进行整理。
以下通过应用示例对本发明实施例进行简要说明,应用示例仅用于陈述本发明实施例,并不用于限定本发明的保护范围。
应用示例
本发明应用示例测试系统包括采集和存储路测数据:卫星导航信号采集存储单元、惯性数据采集单元、里程计数据采集单元、数据存储单元,对路测数据进行处理的数据处理单元、以及根据路测数据进行组合导航测试的测试单元;数据处理单元向测试单元发送路测数据,其中融合了本发明实施例实现测试验证的装置的获取单元的功能,卫星导航信号采集存储单元融合了回放单元的功能;图3为本发明应用示例测试系统的组成框图,如图3所示,包括:卫星导航信号采集存储单元、惯性数据采集单元、里程计数据采集单元、数据存储单元和数据处理单元;其中,数据处理单元与待测的组合导航系统通过测试单元建立通信连接。由上述单元为被测的组合导航模块提供与实际车辆测试一致的测试激励,在实验室环境中模拟车辆行驶的测试状态。
卫星导航信号采集存储单元:接收并存储来自卫星天线的卫星信号(不进行定位计算);在一种示例性实例中,本发明实施例可以通过预设带宽将接收到的卫星信号进行数字化处理后存储;在一种示例性实例中,本发明实施例可以将数字化处理后的卫星信号存储于可拆卸SD卡(一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备)或通用串行总线(USB)硬盘上。在组合导航测试过程中,卫星导航信号采集存储单元将数字化处理后的卫星信号处理成射频信号输出,使用射频线缆连接卫星导航信号采集存储单元的射频输出端口和组合导航模块的射频输入端口,射频信号连接至被测的组合导航模块的天线,从而实现卫星信号的回放。组合导航模块(在实际道路测试过程中需要将组合导航模块安置于汽车上,通过组合导航模块运算得到汽车行驶过程中的速度、位置和姿态信息)在组合导航测试时,组合导航模块根据接收到的回放的卫星信号所对应的路径运行组合导航算法。在一种示例性实例中,本发明实施例可以采用相关技术中的信号录制回放仪实现,例如、Racelogic Labsat研发的全球导航卫星系统(GNSS)信号录制回放仪Labsat。
惯性数据采集单元设置为:采集组合导航模块在测试路段行进时的三轴加速度和角速度信息;在数据采集过程中,惯性数据采集单元可以与卫星导航信号采集存储单元共同工作。本发明实施例惯性数据采集单元可以采用高精度惯性导航器件进行数据采集;在一种示例性实例中,本发明实施例惯性数据采集单元中配备有GNSS芯片,可以输出具有UTC的三轴加速度和角速度信息,采集频率大于或等于1千赫兹(KHz)。
里程计(ODO,Odometer)数据采集单元设置为:在测试组合导航模块过程中,通过预先设定的里程计信号转接电路接收车辆的运行速度信息和方向脉冲信号;在一种示例性实例中,本发明实施例里程计数据采集单元同时配备有GNSS芯片,可以输出具有UTC时间的由里程计确定的运行速度信息和方向脉冲信号。
数据存储单元设置为:存储惯性数据采集单元采集的车辆在测试路段运行时的三轴加速度信息和角速度信息、以及里程计数据采集单元采集的运行速度信息和方向脉冲信号。
数据处理单元设置为:对惯性数据采集单元采集的三轴加速度和角速度信息进行误差叠加处理;对误差叠加处理后的三轴加速度和角速度信息与里程计采集单元采集的运行速度信息和方向脉冲信号进行时间同步;将时间同步后的三轴加速度、角速度信息、运行速度信息和方向脉冲信号打包后发送到测试模块;
在一种示例性实例中,本发明实施例进行误差叠加处理包括:根据预设的第二IMU的精度进行误差叠加处理;其中,第二IMU包括实验室测试惯性器件。惯性数据采集单元的精度较高,可以认为误差极小,采集得到的数值接近于真实值。组合导航模块考虑到成本问题,其惯性器件的精度一般较低,在测试过程中现需要将接近于真实值的数据加上误差之后作为用于测试的数据输出,在进行数据采集过程中,惯性数据采集单元的数据和里程计采集单元的数据中均具有世界统一标准时间(UTC),二者的数据通过UTC进行时间对齐处理(同步处理)。
测试模块根据回放的卫星信号及接收到打包的三轴加速度、角速度信息、运行速度信息和方向脉冲信号,进行组合导航算法验证。
在上述数据采集过程中,车辆行驶在测试路段,卫星导航信号采集存储单元、惯性数据采集单元和里程计数据采集单元安装于测试车辆,用于采集车辆行进过程中的以下路测数据:卫星信号、里程计数据、IMU数据。惯性数据采集单元和里程计数据采集单元将数据存储至数据存储单元。
路测数据采集完毕之后,将数据存储单元存储的数据传输至数据处理单元;数据处理单元输出的打包的数据;图4为本发明应用示例打包的数据的数据格式示意图,如图4所示,包括UTC、IMU数据以及里程计数据。与此同时数据处理单元根据回放的卫星信号对打包的里程计数据和IMU数据进行时间对齐处理,获得打包的路测数据后,即可根据测试需求启动测试模块。
对于惯性数据采集单元采集的IMU数据,在进行数据处理时,需要将采集的高频数据做降采样处理,降采样之后的频率与被测的组合导航模块所采集的MEMS数据的频率一致;之后叠加静态下待测设备与高精度IMU的数据之差作为误差。最终输出叠加误差之后的数据作为信息源。
里程计数据包含实际行驶过程中车辆的运行速度信息和方向脉冲信号以及UTC,在进行组合导航测试前,需要转换为与IMU数据频率一致的数据。
数据处理单元输出的打包的数据与回放的卫星信号共同传输至待测的组合导航设备,即可在实验室环境中实现与道路测试相同的效果。
本发明实施例可以根据数据的时间同步效果,设定不同的测试情景,用于验证组合导航算法的稳定性,主要包括如下场景:
正常情景测试:卫星信号和IMU数据以及里程计数据时间同步传输至被测的组合导航设备,此情况为正常测试要求所需的条件,可以验证在正常情况下组合导航算法的稳定性和精度。
异常场景测试:车辆在实际使用过程中出现故障时,需要熄火由拖车运送至维修点;再次上电后,车辆断电前存储的状态信息与维修点不一致,需要组合导航算法能够识别出此类异常并进行相应状态的重置;此时可以采取将A、B两段不同时间、位置的数据进行连续回放,当测试模块按照A段数据进行回放结束后,立即播放B段数据;组合导航算法是否可以识别出此类异常。
“本领域普通技术人员可以理解,上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中,在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分;例如,一个物理组件可以具有多个功能,或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器,如数字信号处理器或微处理器执行的软件,或者被实施为硬件,或者被实施为集成电路,如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上,计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的,术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外,本领域普通技术人员公知的是,通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据,并且可包括任何信息递送介质。”
Claims (11)
1.一种实现测试验证的方法,包括:
获取预先存储的测试路段的路测数据,所述路测数据包含卫星信号数据;
根据所述卫星信号数据回放所述测试路段的卫星信号;
根据回放的卫星信号和获取的路测数据中包含的其他数据,对组合导航模块进行组合导航算法的测试验证;
其中,所述卫星信号数据包括:对在测试路段接收的卫星信号进行数字化处理获得的数据。
2.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据卫星信号数据回放测试路段的卫星信号,包括:
将所述卫星信号数据处理为射频信号;
将获得的所述射频信号发送至所述组合导航模块的天线,以进行所述测试路段的卫星信号的回放。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述路测数据还包括:里程计数据和惯性传感器IMU数据,所述进行组合导航算法的测试验证,包括:
根据所述卫星信号同步所述里程计数据和IMU数据;
根据所述卫星信号、完成同步的里程计数据和IMU数据进行所述组合导航算法的测试验证。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述IMU数据包括通过第一IMU获得的:具有世界统一标准时间UTC的三轴加速度信息和具有UTC的角速度信息。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述里程计数据包括通过里程计获得的:具有UTC的运行速度信息和具有UTC的方向脉冲信号。
6.根据权利要求3~5任一项所述的方法,其特征在于,所述根据所述卫星信号同步所述里程计数据和IMU数据之前,所述方法还包括:
对所述IMU数据进行降采样处理,以使降采样后的IMU数据的频率与微机械惯性传感器MEMS数据的频率一致;
其中,所述MEMS数据由所述组合导航模块采集。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述对IMU数据进行降采样处理之后,所述方法还包括:
根据静态的所述组合导航模块包含的第一IMU的精度与预设的第二IMU的精度的差值,对所述IMU数据进行误差叠加处理;
其中,所述第二IMU的精度高于所述第一IMU的精度。
8.根据权利要求3~5任一项所述的方法,其特征在于,所述根据所述卫星信号同步所述里程计数据和IMU数据之前,所述方法还包括:
将所述里程计数据和所述IMU数据按照所述预设格式进行整理。
9.一种计算机存储介质,所述计算机存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1~8中任一项所述的实现测试验证的方法。
10.一种终端,包括:存储器和处理器,所述存储器中保存有计算机程序;其中,
处理器被配置为执行存储器中的计算机程序;
所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1~8中任一项所述的实现测试验证的方法。
11.一种实现测试验证的装置,包括:获取单元、回放单元和测试单元;其中,
获取单元设置为:获取预先存储的测试路段的路测数据,所述路测数据包含卫星信号数据;
回放单元设置为:根据所述卫星信号数据回放测试路段的卫星信号;
测试单元设置为:根据回放的卫星信号和获取的路测数据中包含的其他数据,对组合导航模块进行组合导航算法的测试验证;
其中,所述卫星信号数据包括:对在测试路段接收的卫星信号进行数字化处理获得的数据。
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