CN115343730B - Gnss天线外参确定方法、装置与计算机可读存储介质 - Google Patents

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CN115343730B CN202211269959.6A CN202211269959A CN115343730B CN 115343730 B CN115343730 B CN 115343730B CN 202211269959 A CN202211269959 A CN 202211269959A CN 115343730 B CN115343730 B CN 115343730B
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Abstract

本申请提供了一种GNSS天线外参确定方法、装置与计算机可读存储介质。该方法包括：获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，车体坐标系为基于车辆构建的坐标系；获取GNSS主天线在导航坐标系下的第一坐标，GNSS主天线安装在车辆上；根据坐标转换矩阵和第一坐标确定GNSS主天线在车体坐标系下的第二坐标。本方案实现了对GNSS主天线的坐标的精确确定，即实现了对GNSS主天线在车辆上的位置的精确确定。

Description

GNSS天线外参确定方法、装置与计算机可读存储介质
技术领域
本申请涉及智能驾驶领域，具体而言，涉及一种GNSS天线外参确定方法、装置、计算机可读存储介质与车辆。
背景技术
智能驾驶定位需要安装GNSS（Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统）设备来得到车辆的全局位置，而这些设备的外参往往有着很高的精度要求，如何确定各类传感器在车上的准确外参是比较困难的。以GNSS天线外参的确定为例，一般利用皮尺等测量工具采集位置外参，对于角度外参一般在安装时按照垂直于车体或者平行于车体安装，认为安装没有误差。
可知，现有的设备的外参的来源都不太准确，导致最终融合得到的定位坐标不准确。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种GNSS天线外参确定方法、装置、计算机可读存储介质与车辆，以解决现有技术中GNSS天线外参的准确率较低的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种GNSS天线外参确定方法，包括：获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，所述车体坐标系为基于车辆构建的坐标系；获取GNSS主天线在所述导航坐标系下的第一坐标，所述GNSS主天线安装在所述车辆上；根据所述坐标转换矩阵和所述第一坐标确定所述GNSS主天线在所述车体坐标系下的第二坐标。
可选地，获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，包括：获取所述车辆上的多个位置点在所述导航坐标系下的坐标，所述位置点不位于所述GNSS主天线上也不位于GNSS辅天线上；获取车体坐标系下的多个距离参量，所述距离参量用于表征两个所述位置点之间的距离；根据多个所述位置点在所述导航坐标系下的坐标和多个所述距离参量，确定所述导航坐标系和所述车体坐标系之间的所述坐标转换矩阵。
可选地，获取所述车辆上的多个位置点在所述导航坐标系下的坐标，包括：获取所述车辆的左前轮在所述导航坐标系下的第三坐标；获取所述车辆的右前轮在所述导航坐标系下的第四坐标；获取所述车辆的左后轮在所述导航坐标系下的第五坐标；获取所述车辆的右后轮在所述导航坐标系下的第六坐标；获取车体坐标系下的多个距离参量，包括：获取第一距离参量，所述第一距离参量用于表征所述左后轮的中心与所述左前轮的中心之间的距离，或者用于表征所述右后轮的中心与所述右前轮的中心之间的距离；获取第二距离参量，所述第二距离参量用于表征所述左后轮的中心与所述右后轮的中心之间的距离。
可选地，根据多个所述位置点在所述导航坐标系下的坐标和多个所述距离参量，确定所述导航坐标系和所述车体坐标系之间的所述坐标转换矩阵，包括：构建一个一行三列的第一矩阵，所述第一矩阵中的第一向量是由所述第三坐标和所述第五坐标构成的，所述第一矩阵中的第二向量是由所述第五坐标和所述第六坐标构成的，所述第一矩阵中的第三向量是由所述第一矩阵中的第一向量和所述第一矩阵中的第二向量叉乘得到的；构建一个一行三列的第二矩阵，所述第二矩阵中的第一向量中包括所述第一距离参量，所述第二矩阵中的第二向量中包括所述第二距离参量，所述第二矩阵中的第三向量是由所述第二矩阵中的第一向量和所述第二矩阵中的第二向量叉乘得到的；将所述第二矩阵点乘所述第一矩阵的逆矩阵得到所述坐标转换矩阵。
可选地，所述方法还包括：在车辆以预设速度行驶的情况下，获取所述车辆的行驶方向的航向角，所述预设速度大于速度阈值；基于所述导航坐标系获取从所述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度；将从所述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度与所述航向角之间的夹角确定为双天线的旋转外参。
可选地，基于所述导航坐标系获取从所述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度，包括：基于所述导航坐标系获取预设时间段内的多个从所述GNSS主天线指向所述GNSS辅天线的角度；将多个所述角度的平均值确定为最优的从所述GNSS主天线指向所述GNSS辅天线的角度。
可选地，基于所述导航坐标系获取从所述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度，包括：获取预设时间段内的多个从所述GNSS主天线指向所述GNSS辅天线的角度；将多个所述角度的中位数确定为最优的从所述GNSS主天线指向所述GNSS辅天线的角度。
可选地，获取所述车辆的行驶方向的航向角，包括：获取所述车辆的行驶速度，所述行驶速度是通过安装在所述车辆上的测速仪获取得到的；根据所述车辆的行驶速度确定所述车辆的行驶方向的航向角。
可选地，获取所述车辆上的多个位置点在所述导航坐标系下的坐标，包括：采用实时动态载波相位差分技术在各所述位置点进行打点操作，以获取多个所述位置点在所述导航坐标系下的坐标。
可选地，所述方法还包括：确定所述车体坐标系的坐标原点。
可选地，所述坐标原点至少为以下之一：所述车辆的后轴中心、所述车辆的前轴中心、所述车辆的重心。
可选地，所述车辆为卡车。
根据本申请的另一方面，提供了一种GNSS天线外参确定装置，包括：第一获取单元，用于获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，所述车体坐标系为基于车辆构建的坐标系；第二获取单元，用于获取GNSS主天线在所述导航坐标系下的第一坐标，所述GNSS主天线安装在所述车辆上；第一确定单元，用于根据所述坐标转换矩阵和所述第一坐标确定所述GNSS主天线在所述车体坐标系下的第二坐标。
根据本申请的又一方面，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，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行任意一种所述的方法。
根据本申请的再一方面，提供了一种车辆，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GNSS天线外参确定方法。
应用本申请的技术方案，通过获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，车体坐标系为基于车辆构建的坐标系，获取GNSS主天线在导航坐标系下的第一坐标，GNSS主天线安装在车辆上，根据坐标转换矩阵和第一坐标确定GNSS主天线在车体坐标系下的第二坐标。通过构建坐标变换矩阵实现了对GNSS主天线在车体坐标系下的第二坐标的精确确定，也就是说实现了GNSS主天线在车辆上的位置的精确确定。显然优于采用皮尺等测量工具测量的位置。同时本方案简化了GNSS天线外参的测量难度。
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实施例的GNSS天线外参确定方法流程图；
图2示出了根据本申请的实施例的一种具体的获取坐标转换矩阵的方法流程图；
图3示出了根据本申请的实施例的车体坐标系示意图；
图4示出了根据本申请的实施例的GNSS天线外参确定装置示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
01、GNSS主天线；02、GNSS辅天线；03、左前轮；04、右前轮；05、左后轮；06、右后轮。
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。
为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：
导航坐标系（即卫星导航坐标系）：包括：地心地固坐标系（ECEF）：1）原点-地球几何中心（地球质心）；2）Z轴-地球平均自转极点（CIO）；3）X轴-子午线与赤道交点；4）Y轴-右手系决定；地心惯性坐标系（ECI）或者地心空间坐标系（ECSF）：1）原点-地球质心；2）Z轴-地球平均自转极点（CIO）；3）X轴-春分点（每年春分点均会发生变动，参考J2000.0）；4）Y轴-右手系决定；地心椭球惯性坐标系（地心黄道惯性坐标系）（ECEI）：1）原点-地球几何中心（地球质心）；2）Z轴-椭球极轴（黄道极-地球公转 轨迹在地球表面投影轨迹形成）；3）X轴-春分点（每年春分点均会发生变动，参考J2000.0）；4）Y轴-右手系决定；地心固定坐标系（ECF）（WGS84坐标系）：地心固定坐标系的坐标原点位于地心0c，Oez轴指向地球北极，Oe凭轴位于赤道平面内指向地理经度的零点，Oey轴根据右手定则确定。地心固定坐标系为笛卡尔直角坐标系，该坐标系在宇宙空间中相对地球静止，伴随地球自转和公转。
正如背景技术中所介绍的，现有技术中GNSS天线外参的准确率较低，为解决GNSS天线外参的准确率较低的问题，本申请的实施例提供了一种GNSS天线外参确定方法、装置、计算机可读存储介质与车辆。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种GNSS天线外参确定方法实施例，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。
图1是根据本申请实施例的GNSS天线外参确定方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，上述车体坐标系为基于车辆构建的坐标系；
一种具体的实施方式中，如图2所示，步骤S101，获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，可以具体实现为：
步骤S1011：获取上述车辆上的多个位置点在上述导航坐标系下的坐标，上述位置点不位于上述GNSS主天线上也不位于GNSS辅天线上；
更为具体的，如图3所示，GNSS主天线01和GNSS辅天线02安装在车辆的头部，获取上述车辆上的多个位置点在上述导航坐标系下的坐标，包括：获取上述车辆的左前轮03在上述导航坐标系下的第三坐标；获取上述车辆的右前轮04在上述导航坐标系下的第四坐标；获取上述车辆的左后轮05在上述导航坐标系下的第五坐标；获取上述车辆的右后轮06在上述导航坐标系下的第六坐标；
更为具体的，如图3所示，车辆的左前轮03在上述导航坐标系下的第三坐标为车辆的左前轮03的中心的坐标，车辆的右前轮04在上述导航坐标系下的第四坐标为车辆的右前轮04的中心的坐标，车辆的左后轮05在上述导航坐标系下的第五坐标为车辆的左后轮05的中心的坐标，上述车辆的右后轮06在上述导航坐标系下的第六坐标为车辆的右后轮06的中心的坐标。选择中心点的坐标，可以更为精确地确定坐标转换矩阵。
当然，上述的左前轮、右前轮、左后轮、右后轮仅仅是示例性的，还可以选择其他位置点的坐标，例如，车辆前轴上的点、车辆后轴上的点、车辆尾部的点、车辆头部的点等等。
步骤S1012：获取车体坐标系下的多个距离参量，上述距离参量用于表征两个上述位置点之间的距离；
更为具体的，获取车体坐标系下的多个距离参量，包括：获取第一距离参量，上述第一距离参量用于表征上述左后轮的中心与上述左前轮的中心之间的距离，或者用于表征上述右后轮的中心与上述右前轮的中心之间的距离；获取第二距离参量，上述第二距离参量用于表征上述左后轮的中心与上述右后轮的中心之间的距离。
本方案中的距离参量与选择的位置点是相关的，确定了位置点之后再确定相关的距离参量。
步骤S1013：根据多个上述位置点在上述导航坐标系下的坐标和多个上述距离参量，确定上述导航坐标系和上述车体坐标系之间的上述坐标转换矩阵。
更为具体的，根据多个上述位置点在上述导航坐标系下的坐标和多个上述距离参量，确定上述导航坐标系和上述车体坐标系之间的上述坐标转换矩阵，包括：
构建一个一行三列的第一矩阵，上述第一矩阵中的第一向量是由上述第三坐标和上述第五坐标构成的，上述第一矩阵中的第二向量是由上述第五坐标和上述第六坐标构成的，上述第一矩阵中的第三向量是由上述第一矩阵中的第一向量和上述第一矩阵中的第二向量叉乘得到的；
构建一个一行三列的第二矩阵，上述第二矩阵中的第一向量中包括上述第一距离参量，上述第二矩阵中的第二向量中包括上述第二距离参量，上述第二矩阵中的第三向量是由上述第二矩阵中的第一向量和上述第二矩阵中的第二向量叉乘得到的；
将上述第二矩阵点乘上述第一矩阵的逆矩阵得到上述坐标转换矩阵。
示例性地，左前轮的中心的坐标表示为
Figure 773159DEST_PATH_IMAGE001
，右前轮中心的坐标表示为
Figure 221458DEST_PATH_IMAGE002
，左后轮中心的坐标表示为
Figure 266774DEST_PATH_IMAGE003
，右后轮中心的坐标表示为
Figure 491345DEST_PATH_IMAGE004
，车辆左后轮指向左前轮的向量记为
Figure 836875DEST_PATH_IMAGE005
，右后轮指向左后轮向量记为
Figure 190496DEST_PATH_IMAGE006
，两者叉乘可以得到导航坐标系下的
Figure 191950DEST_PATH_IMAGE007
；
车辆左后轮中心指向左前轮中心的车体系向量为
Figure 922009DEST_PATH_IMAGE008
，车辆右后轮中心指向左后轮中心的车体系向量为
Figure 122046DEST_PATH_IMAGE009
，两者叉乘可以得到
Figure 646568DEST_PATH_IMAGE010
。表示为坐标变换的形式为：
Figure 24067DEST_PATH_IMAGE011
；进而求得坐标转换矩阵为：
Figure 292237DEST_PATH_IMAGE012
。
步骤S102，获取GNSS主天线在上述导航坐标系下的第一坐标，上述GNSS主天线安装在上述车辆上；
步骤S103，根据上述坐标转换矩阵和上述第一坐标确定上述GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标。
具体地，第一坐标点乘坐标转换矩阵得到GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标。
上述GNSS天线外参确定方法，通过获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，上述车体坐标系为基于车辆构建的坐标系，获取GNSS主天线在上述导航坐标系下的第一坐标，上述GNSS主天线安装在上述车辆上，根据上述坐标转换矩阵和上述第一坐标确定上述GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标。通过构建坐标变换矩阵实现了对GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标的精确确定，也就是说实现了GNSS主天线在车辆上的位置的精确确定。显然优于采用皮尺等测量工具测量的位置。同时本方案简化了GNSS天线外参的测量难度。
进一步地，上述方法还包括：
在车辆以预设速度行驶的情况下，获取上述车辆的行驶方向的航向角，上述预设速度大于速度阈值；
基于上述导航坐标系获取从上述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度；
将从上述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度与上述航向角之间的夹角确定为双天线的旋转外参。
也就是说在车辆高速行驶的情况下，例如速度为15m/s，可以将GNSS主天线等同于一个高速移动的点，所以可以将从上述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度与上述航向角之间的夹角确定为双天线的旋转外参，也就是说确定了GNSS辅天线的安装角度。
一种的具体的方案中，基于上述导航坐标系获取从上述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度，包括：
基于上述导航坐标系获取预设时间段内的多个从上述GNSS主天线指向上述GNSS辅天线的角度；
将多个上述角度的平均值确定为最优的从上述GNSS主天线指向上述GNSS辅天线的角度。
取多个数值的平均值的方案，可以实现对GNSS主天线指向上述GNSS辅天线的角度的高精度的确定。
另一种的具体的方案中，基于上述导航坐标系获取从上述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度，包括：
获取预设时间段内的多个从上述GNSS主天线指向上述GNSS辅天线的角度；
将多个上述角度的中位数确定为最优的从上述GNSS主天线指向上述GNSS辅天线的角度。
取多个数值的中位数的方案，可以实现对GNSS主天线指向上述GNSS辅天线的角度的高精度的确定。
进一步地，获取上述车辆的行驶方向的航向角，包括：获取上述车辆的行驶速度，上述行驶速度是通过安装在上述车辆上的测速仪获取得到的；根据上述车辆的行驶速度确定上述车辆的行驶方向的航向角。
更为具体的，根据上述车辆的行驶速度确定上述车辆的行驶方向的航向角的实现方式为：根据测量的东北天速度可以获得车辆行驶方向航向角为azi=arctan(V_e/V_n)，其中，azi表示车辆的行驶方向的航向角，V_e表示东方向速度，V_n表示北方向速度。
具体地，获取上述车辆上的多个位置点在上述导航坐标系下的坐标，包括：采用实时动态载波相位差分技术（RTK打点）在各上述位置点进行打点操作，以获取多个上述位置点在上述导航坐标系下的坐标。
进一步地，上述方法还包括：确定上述车体坐标系的坐标原点。如图3所示，车体坐标系的三个坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴。车体坐标系的坐标原点为后轴中心。
示例性地，上述坐标原点至少为以下之一：上述车辆的后轴中心、上述车辆的前轴中心、上述车辆的重心。当然，本领域技术人员可以选择除上述车辆的后轴中心、上述车辆的前轴中心、上述车辆的重心之外的其余的位置作为坐标原点。
具体地，上述车辆为卡车。由于卡车的体积较大，所以精确的GNSS天线的外参对于卡车的定位更为重要。
实施例2
本申请实施例还提供了一种GNSS天线外参确定装置，需要说明的是，本申请实施例的GNSS天线外参确定装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于GNSS天线外参确定方法。以下对本申请实施例提供的GNSS天线外参确定装置进行介绍。
图4是根据本申请实施例的GNSS天线外参确定装置的示意图。如图4所示，该装置包括：
第一获取单元10，用于获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，上述车体坐标系为基于车辆构建的坐标系；
第二获取单元20，用于获取GNSS主天线在上述导航坐标系下的第一坐标，上述GNSS主天线安装在上述车辆上；
第一确定单元30，用于根据上述坐标转换矩阵和上述第一坐标确定上述GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标。
本方案的GNSS天线外参确定装置，第一获取单元获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，上述车体坐标系为基于车辆构建的坐标系，第二获取单元获取GNSS主天线在上述导航坐标系下的第一坐标，上述GNSS主天线安装在上述车辆上，第一确定单元根据上述坐标转换矩阵和上述第一坐标确定上述GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标。通过构建坐标变换矩阵实现了对GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标的精确确定，也就是说实现了GNSS主天线在车辆上的位置的精确确定。显然优于采用皮尺等测量工具测量的位置。同时本方案简化了GNSS天线外参的测量难度。
进一步地，第一获取单元包括第一获取模块、第二获取模块和确定模块，第一获取模块用于获取上述车辆上的多个位置点在上述导航坐标系下的坐标，上述位置点不位于上述主天线上也不位于GNSS辅天线上；第二获取模块用于获取车体坐标系下的多个距离参量，上述距离参量用于表征两个上述位置点之间的距离；确定模块用于根据多个上述位置点在上述导航坐标系下的坐标和多个上述距离参量，确定上述导航坐标系和上述车体坐标系之间的上述坐标转换矩阵。
更为具体的，第一获取模块包括第一获取子模块、第二获取子模块、第三获取子模块和第四获取子模块，第一获取子模块用于获取上述车辆的左前轮在上述导航坐标系下的第三坐标；第二获取子模块用于获取上述车辆的右前轮在上述导航坐标系下的第四坐标；第三获取子模块用于获取上述车辆的左后轮在上述导航坐标系下的第五坐标；第四获取子模块用于获取上述车辆的右后轮在上述导航坐标系下的第六坐标；第二获取模块包括第五获取子模块和第六获取子模块，第五获取子模块用于获取第一距离参量，上述第一距离参量用于表征上述左后轮的中心与上述左前轮的中心之间的距离，或者用于表征上述右后轮的中心与上述右前轮的中心之间的距离；第六获取子模块用于获取第二距离参量，上述第二距离参量用于表征上述左后轮的中心与上述右后轮的中心之间的距离。当然，上述的左前轮、右前轮、左后轮、右后轮仅仅是示例性的，还可以选择其他位置点的坐标，例如，车辆前轴上的点、车辆后轴上的点、车辆尾部的点、车辆头部的点等等。
更进一步地，确定模块包括第一构建子模块、第二构建子模块和计算子模块，第一构建子模块用于构建一个一行三列的第一矩阵，上述第一矩阵中的第一向量是由上述第三坐标和上述第五坐标构成的，上述第一矩阵中的第二向量是由上述第五坐标和上述第六坐标构成的，上述第一矩阵中的第三向量是由上述第一矩阵中的第一向量和上述第一矩阵中的第二向量叉乘得到的；第二构建子模块用于构建一个一行三列的第二矩阵，上述第二矩阵中的第一向量中包括上述第一距离参量，上述第二矩阵中的第二向量中包括上述第二距离参量，上述第二矩阵中的第三向量是由上述第二矩阵中的第一向量和上述第二矩阵中的第二向量叉乘得到的；计算子模块用于将上述第二矩阵点乘上述第一矩阵的逆矩阵得到上述坐标转换矩阵。
示例性地，左前轮的中心的坐标表示为
Figure 674677DEST_PATH_IMAGE013
，右前轮中心的坐标表示为
Figure 838942DEST_PATH_IMAGE014
，左后轮中心的坐标表示为
Figure 611726DEST_PATH_IMAGE015
，右后轮中心的坐标表示为
Figure 919473DEST_PATH_IMAGE016
，车辆左后轮指向左前轮的向量记为
Figure 359681DEST_PATH_IMAGE017
，右后轮指向左后轮向量记为
Figure 226006DEST_PATH_IMAGE018
，两者叉乘可以得到导航坐标系下的
Figure 220507DEST_PATH_IMAGE019
；
车辆左后轮中心指向左前轮中心的车体系向量为
Figure 627218DEST_PATH_IMAGE020
，车辆右后轮中心指向左后轮中心的车体系向量为
Figure 390774DEST_PATH_IMAGE021
，两者叉乘可以得到
Figure 316748DEST_PATH_IMAGE022
。表示为坐标变换的形式为：
Figure 595283DEST_PATH_IMAGE023
；进而求得坐标转换矩阵为：
Figure 212209DEST_PATH_IMAGE024
。
另外，上述装置还包括第三获取单元、第四获取单元和第二确定单元，第三获取单元用于在车辆以预设速度行驶的情况下，获取上述车辆的行驶方向的航向角，上述预设速度大于速度阈值；第四获取单元用于基于上述导航坐标系获取从上述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度；第二确定单元用于将从上述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度与上述航向角之间的夹角确定为双天线的旋转外参。也就是说在车辆高速行驶的情况下，例如速度为15m/s，可以将GNSS主天线等同于一个高速移动的点，所以可以将从上述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度与上述航向角之间的夹角确定为双天线的旋转外参，也就是说确定了GNSS辅天线的安装角度。
为了获取精确的关于角度的外参，第四获取单元包括第七获取子模块和第一确定子模块，第七获取子模块用于基于上述导航坐标系获取预设时间段内的多个从上述GNSS主天线指向上述GNSS辅天线的角度；第一确定子模块用于将多个上述角度的平均值确定为最优的从上述GNSS主天线指向上述GNSS辅天线的角度。取多个数值的平均值的方案，可以实现对GNSS主天线指向上述GNSS辅天线的角度的高精度的确定。
为了获取精确的关于角度的外参，第四获取单元还包括第八获取子模块和第二确定子模块，第八获取子模块用于获取预设时间段内的多个从上述GNSS主天线指向上述GNSS辅天线的角度；第二确定子模块用于将多个上述角度的中位数确定为最优的从上述GNSS主天线指向上述GNSS辅天线的角度。取多个数值的中位数的方案，可以实现对GNSS主天线指向上述GNSS辅天线的角度的高精度的确定。
进一步地，第三获取单元包括第九获取子模块和第三确定子模块，第九获取子模块用于获取上述车辆的行驶速度，上述行驶速度是通过安装在上述车辆上的测速仪获取得到的；第三确定子模块用于根据上述车辆的行驶速度确定上述车辆的行驶方向的航向角。
更为具体的，第一获取模块还用于采用实时动态载波相位差分技术在各上述位置点进行打点操作，以获取多个上述位置点在上述导航坐标系下的坐标。
进一步地，上述装置还包括第三确定单元，第三确定单元用于确定上述车体坐标系的坐标原点。如图3所示，车体坐标系的三个坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴。车体坐标系的坐标原点为后轴中心。
上述GNSS天线外参确定装置包括处理器和存储器，上述第一获取单元、第二获取单元和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实现对GNSS天线外参的精确确定。
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。
实施例3
根据本申请实施例，提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述计算机可读存储介质所在设备执行上述GNSS天线外参确定方法。
实施例4
根据本申请实施例，提供了一种车辆，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GNSS天线外参确定方法。该车辆的头部安装有双天线，通过获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，上述车体坐标系为基于车辆构建的坐标系，获取GNSS主天线在上述导航坐标系下的第一坐标，上述GNSS主天线安装在上述车辆上，根据上述坐标转换矩阵和上述第一坐标确定上述GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标。通过构建坐标变换矩阵实现了对GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标的精确确定，也就是说实现了GNSS主天线在车辆上的位置的精确确定。显然优于采用皮尺等测量工具测量的位置。同时本方案简化了GNSS天线外参的测量难度。
实施例5
根据本申请实施例，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GNSS天线外参确定方法。
实施例6
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，获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，上述车体坐标系为基于车辆构建的坐标系；
步骤S102，获取GNSS主天线在上述导航坐标系下的第一坐标，上述GNSS主天线01安装在上述车辆上；
步骤S103，根据上述坐标转换矩阵和上述第一坐标确定上述GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标。
本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
实施例7
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，获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，上述车体坐标系为基于车辆构建的坐标系；
步骤S102，获取GNSS主天线在上述导航坐标系下的第一坐标，上述GNSS主天线安装在上述车辆上；
步骤S103，根据上述坐标转换矩阵和上述第一坐标确定上述GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
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GNSS天线外参确定方法，通过获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，上述车体坐标系为基于车辆构建的坐标系，获取GNSS主天线在上述导航坐标系下的第一坐标，上述GNSS主天线安装在上述车辆上，根据上述坐标转换矩阵和上述第一坐标确定上述GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标。通过构建坐标变换矩阵实现了对GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标的精确确定，也就是说实现了GNSS主天线在车辆上的位置的精确确定。显然优于采用皮尺等测量工具测量的位置。同时本方案简化了GNSS天线外参的测量难度。
2）、本申请的GNSS天线外参确定装置，第一获取单元获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，上述车体坐标系为基于车辆构建的坐标系，第二获取单元获取GNSS主天线在上述导航坐标系下的第一坐标，上述GNSS主天线安装在上述车辆上，第一确定单元根据上述坐标转换矩阵和上述第一坐标确定上述GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标。通过构建坐标变换矩阵实现了对GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标的精确确定，也就是说实现了GNSS主天线在车辆上的位置的精确确定。显然优于采用皮尺等测量工具测量的位置。同时本方案简化了GNSS天线外参的测量难度。
3）、本申请的车辆，通过获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，上述车体坐标系为基于车辆构建的坐标系，获取GNSS主天线在上述导航坐标系下的第一坐标，上述GNSS主天线安装在上述车辆上，根据上述坐标转换矩阵和上述第一坐标确定上述GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标。通过构建坐标变换矩阵实现了对GNSS主天线在上述车体坐标系下的第二坐标的精确确定，也就是说实现了GNSS主天线在车辆上的位置的精确确定。显然优于采用皮尺等测量工具测量的位置。同时本方案简化了GNSS天线外参的测量难度。
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GNSS天线外参确定方法，其特征在于，包括：
获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，所述车体坐标系为基于车辆构建的坐标系；
获取GNSS主天线在所述导航坐标系下的第一坐标，所述GNSS主天线安装在所述车辆上；
根据所述坐标转换矩阵和所述第一坐标确定所述GNSS主天线在所述车体坐标系下的第二坐标；
获取所述导航坐标系和所述车体坐标系之间的所述坐标转换矩阵，包括：
构建一个一行三列的第一矩阵，所述第一矩阵中的第一向量是由第三坐标和第五坐标构成的，所述第一矩阵中的第二向量是由所述第五坐标和第六坐标构成的，所述第一矩阵中的第三向量是由所述第一矩阵中的第一向量和所述第一矩阵中的第二向量叉乘得到的，其中，所述第三坐标为所述车辆的左前轮在所述导航坐标系下的坐标，所述第五坐标为所述车辆的左后轮在所述导航坐标系下的坐标，所述第六坐标为所述车辆的右后轮在所述导航坐标系下的坐标；
构建一个一行三列的第二矩阵，所述第二矩阵中的第一向量中包括第一距离参量，所述第二矩阵中的第二向量中包括第二距离参量，所述第二矩阵中的第三向量是由所述第二矩阵中的第一向量和所述第二矩阵中的第二向量叉乘得到的，其中，所述第一距离参量用于表征所述左后轮的中心与所述左前轮的中心之间的距离，或者用于表征所述右后轮的中心与右前轮的中心之间的距离，所述第二距离参量用于表征所述左后轮的中心与所述右后轮的中心之间的距离；
将所述第二矩阵点乘所述第一矩阵的逆矩阵得到所述坐标转换矩阵。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，包括：
获取所述车辆上的多个位置点在所述导航坐标系下的坐标，所述位置点不位于所述GNSS主天线上也不位于GNSS辅天线上；
获取车体坐标系下的多个距离参量，所述距离参量用于表征两个所述位置点之间的距离；
根据多个所述位置点在所述导航坐标系下的坐标和多个所述距离参量，确定所述导航坐标系和所述车体坐标系之间的所述坐标转换矩阵。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
获取所述车辆上的多个位置点在所述导航坐标系下的坐标，包括：
获取所述车辆的左前轮在所述导航坐标系下的第三坐标；
获取所述车辆的右前轮在所述导航坐标系下的第四坐标；
获取所述车辆的左后轮在所述导航坐标系下的第五坐标；
获取所述车辆的右后轮在所述导航坐标系下的第六坐标；
获取车体坐标系下的多个距离参量，包括：
获取第一距离参量，所述第一距离参量用于表征所述左后轮的中心与所述左前轮的中心之间的距离，或者用于表征所述右后轮的中心与所述右前轮的中心之间的距离；
获取第二距离参量，所述第二距离参量用于表征所述左后轮的中心与所述右后轮的中心之间的距离。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在车辆以预设速度行驶的情况下，获取所述车辆的行驶方向的航向角，所述预设速度大于速度阈值；
基于所述导航坐标系获取从所述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度；
将从所述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度与所述航向角之间的夹角确定为双天线的旋转外参。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述导航坐标系获取从所述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度，包括：
基于所述导航坐标系获取预设时间段内的多个从所述GNSS主天线指向所述GNSS辅天线的角度；
将多个所述角度的平均值确定为最优的从所述GNSS主天线指向所述GNSS辅天线的角度。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述导航坐标系获取从所述GNSS主天线指向GNSS辅天线的角度，包括：
获取预设时间段内的多个从所述GNSS主天线指向所述GNSS辅天线的角度；
将多个所述角度的中位数确定为最优的从所述GNSS主天线指向所述GNSS辅天线的角度。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，获取所述车辆的行驶方向的航向角，包括：
获取所述车辆的行驶速度，所述行驶速度是通过安装在所述车辆上的测速仪获取得到的；
根据所述车辆的行驶速度确定所述车辆的行驶方向的航向角。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述车辆上的多个位置点在所述导航坐标系下的坐标，包括：
采用实时动态载波相位差分技术在各所述位置点进行打点操作，以获取多个所述位置点在所述导航坐标系下的坐标。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述车体坐标系的坐标原点。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述坐标原点至少为以下之一：
所述车辆的后轴中心、所述车辆的前轴中心、所述车辆的重心。
11.根据权利要求1至6中、8至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述车辆为卡车。
12.一种GNSS天线外参确定装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取导航坐标系和车体坐标系之间的坐标转换矩阵，所述车体坐标系为基于车辆构建的坐标系；
第二获取单元，用于获取GNSS主天线在所述导航坐标系下的第一坐标，所述GNSS主天线安装在所述车辆上；
第一确定单元，用于根据所述坐标转换矩阵和所述第一坐标确定所述GNSS主天线在所述车体坐标系下的第二坐标；
所述第一获取单元包括第一构建子模块、第二构建子模块和计算子模块，
所述第一构建子模块用于构建一个一行三列的第一矩阵，所述第一矩阵中的第一向量是由第三坐标和第五坐标构成的，所述第一矩阵中的第二向量是由所述第五坐标和第六坐标构成的，所述第一矩阵中的第三向量是由所述第一矩阵中的第一向量和所述第一矩阵中的第二向量叉乘得到的，其中，所述第三坐标为所述车辆的左前轮在所述导航坐标系下的坐标，所述第五坐标为所述车辆的左后轮在所述导航坐标系下的坐标，所述第六坐标为所述车辆的右后轮在所述导航坐标系下的坐标；
所述第二构建子模块用于构建一个一行三列的第二矩阵，所述第二矩阵中的第一向量中包括第一距离参量，所述第二矩阵中的第二向量中包括第二距离参量，所述第二矩阵中的第三向量是由所述第二矩阵中的第一向量和所述第二矩阵中的第二向量叉乘得到的，其中，所述第一距离参量用于表征所述左后轮的中心与所述左前轮的中心之间的距离，或者用于表征所述右后轮的中心与右前轮的中心之间的距离，所述第二距离参量用于表征所述左后轮的中心与所述右后轮的中心之间的距离；
所述计算子模块用于将所述第二矩阵点乘所述第一矩阵的逆矩阵得到所述坐标转换矩阵。
13.一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，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至11中任意一项所述的方法。
14.一种车辆，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11中任意一项所述的GNSS天线外参确定方法。
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