CN117053832A - 一种里程计因子校准方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种里程计因子校准方法及装置，包括：实时监测当前车辆速度，在预设的采样周期内，记录当前车辆速度达到预设的第一速度阈值的第一时刻；从所述第一时刻起，计算预设的第一时间段内所述当前车辆的距离增量和；所述距离增量和包括第一增量和及第二增量和；根据所述第一增量和、第二增量和及所述采样周期计算所述第一时刻对应的里程计因子，并将所述里程计因子写入内存中；所述第一增量和根据组合导航速度计算所得，所述第二增量和根据里程计速度计算所得；从内存中获取若干个里程计因子，并根据第一准则从所述若干个里程计因子确定最优里程计因子。本发明通过车辆的行驶距离估计里程计因子，提高里程计因子的估计精度。
Description
技术领域
本发明涉及组合导航校准技术领域，尤其涉及一种里程计因子校准方法及装置。
背景技术
目前，车载组合导航系统中，在没有导航卫星信号时，通过里程计辅助惯导能够有效减小定位误差，提高定位可用性。里程计的应用需要精确的刻度因子保证导航或对准的精度。由于受路面打滑、轮胎胎压变化和磨损等因素的影响，里程计刻度因子在不同的导航任务中可能不同，在同一次的导航任务中由于路面状况的变化，刻度因子也会发生变化，因此需要在应用中实时校准。
现有的里程计因子校准方法中，一种方法是通过事先标定，使用里程计时再从存储设备中读取。另一种方法通过高精度组合导航的速度值作为观测量，通过姿态矩阵将该速度旋转到车体坐标系，与里程计的速度坐标系保持一致，两者相减后更新卡尔曼滤波器估计里程计刻度因子。但第一种方法中，事先标定的固定的里程计因子将难以保证导航精度甚至恶化导航性能，而第二种方法中，组合导航中的旋转矩阵存在误差，这种误差会耦合到里程计刻度因子的估计上，进而影响里程计刻度因子的估计精度。
发明内容
本发明提供了一种程计因子校准方法及装置，以解决现有里程计因子无法根据路面状况和车速进行实时校准时，精度不高的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种程计因子校准方法，包括：
实时监测当前车辆速度，在预设的采样周期内，记录当前车辆速度达到预设的第一速度阈值的第一时刻；从所述第一时刻起，计算预设的第一时间段内所述当前车辆的距离增量和；所述距离增量和包括第一增量和及第二增量和；
根据所述第一增量和、第二增量和及所述采样周期计算所述第一时刻对应的里程计因子，并将所述里程计因子写入内存中；所述第一增量和根据组合导航速度计算所得，所述第二增量和根据里程计速度计算所得；
从内存中获取若干个里程计因子，并根据第一准则从所述若干个里程计因子确定最优里程计因子。
本发明通过车辆的行驶距离估计里程计因子，避免事先标定里程计因子而路面及车况变化导致的导航精度不佳甚至恶化导航性能的问题，同时，由于根据行驶距离增量和估计里程计因子，与姿态旋转矩阵解耦，避免误差耦合到里程计因子估计中，提高里程计因子的估计精度。此外，通过预设采样周期估计出多个里程计因子，从而挑选使得距离误差平方和最小的因子作为此次最佳的里程计因子，提高里程计因子估计值的准确性和稳定性。
进一步的，所述计算预设的时间段内所述当前车辆的距离增量和，包括：
从第一时刻起，根据组合导航获取第一时间段内所述当前车辆各个时刻的第一车辆速度；
根据所述各个时刻的第一车辆速度及预设的采样周期计算所述第一增量和；
进一步的，所述根据所述各个时刻的第一车辆速度及预设的采样周期计算所述第一增量和，具体为：
其中，是组合导航i时刻速度向量，sins,k是k时刻组合导航速度计算的第一增量和，T是采样周期，k是第一时刻。
进一步的，所述计算预设的时间段内所述当前车辆的距离增量和，还包括：
从第一时刻起，根据组合导航获取第一时间段内所述当前车辆各个时刻的第二车辆速度；
根据所述各个时刻的第二车辆速度及预设的采样周期计算所述第二增量和。
进一步的，所述根据所述各个时刻的第二车辆速度及预设的采样周期计算所述第二增量和，具体为：
其中，是里程计i时刻速度向量，sodo,k是里程计速度计算第二增量和，T是采样周期，k是第一时刻。
进一步的，所述根据所述第一增量和、第二增量和及所述采样周期计算所述第一时刻对应的里程计因子，包括：
根据所述第一增量和及第二增量和的比值计算所述里程计因子，具体的：
其中，sins,k是k时刻对应的第一增量和，sodo,k是k时刻对应的第二增量和，Mk是k时刻里程计因子估计值，k为第一时刻。
进一步的，所述从内存中获取若干个里程计因子，并根据第一准则从所述若干个里程计因子确定最优里程计因子，具体为：
从内存中选取若干个里程计因子，根据各个时刻对应的第一增量和及第二增量和分别计算所述若干个里程计因子的速度误差平方和；
确定所述速度误差平方和最小的里程计因子为最优里程计因子。
进一步的，在所述根据第一准则从所述若干个里程计因子确定最优里程计因子还包括：
将所述最优里程计因子写入FLASH中，并在下一次设备重启时调取所述FLASH中的最优里程计因子作为初始里程计因子。
第二方面，本发明提供了一种里程计因子校准装置，包括：检测模块、里程计因子计算模块和优化模块；
所述检测模块，用于实时监测当前车辆速度，在预设的采样周期内，记录当前车辆速度达到预设的第一速度阈值的第一时刻；从所述第一时刻起，计算预设的第一时间段内所述当前车辆的距离增量和；所述距离增量和包括第一增量和及第二增量和；
所述里程计因子计算模块，用于根据所述第一增量和、第二增量和及所述采样周期计算所述第一时刻对应的里程计因子，并将所述里程计因子写入内存中；所述第一增量和根据组合导航速度计算所得，所述第二增量和根据里程计速度计算所得；
所述优化模块，用于从内存中获取若干个里程计因子，并根据第一准则从所述若干个里程计因子确定最优里程计因子。
第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：处理器、通信接口和存储器，所述处理器、所述通信接口和所述存储器相互连接，其中，所述存储器存储有可执行程序代码，所述处理器用于调用所述可执行程序代码，执行所述的里程计因子校准方法。
附图说明
图1为本发明实施例提供的里程计因子校准方法的一种流程示意图；
图2为本发明实施例提供的里程计因子校准方法的一种里程计因子计算结果示意图；
图3为本发明实施例提供的里程计因子校准方法的车辆轨迹图；
图4为本发明实施例提供的种里程计因子校准装置的一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参照图1，图1为本发明实施例提供的里程计因子校准方法的一种流程示意图，包括步骤101至步骤103，具体如下：
步骤101：实时监测当前车辆速度，在预设的采样周期内，记录当前车辆速度达到预设的第一速度阈值的第一时刻；从所述第一时刻起，计算预设的第一时间段内所述当前车辆的距离增量和；所述距离增量和包括第一增量和及第二增量和；
在本实施例中，由于车载高精度组合导航设备是给自动驾驶车辆提供高精度位置服务一类终端，为了提高车辆在各种导航任务中的定位精度，尤其在缺乏导航卫星信号的场景中，车辆里程计与惯性测量传感器可构成航迹推算系统，降低惯性器件累积误差对定位的影响，提供更长时间的高精度定位。通过校准车辆里程计因子，从而提高组合导航设备的性能。
在本实施例中，将所述组合导航设备固定连接在车辆上面，并将组合导航设备中的导航天线放置于车顶，连接电源，启动所述组合导航设备，并开始根据预设的采样周期实时校准所述里程计因子。
在本实施例中，实时监测当前车辆速度，在预设的采样周期内，若卫星导航信号良好且当前车辆速度达到预设的第一速度阈值时，则将达到预设的第一速度阈值的时刻作为第一时刻，并从所述第一时刻起，计算预设的第一时间段内所述当前车辆的距离增量和。所述第一预设时间段默认设置为30秒，可根据实际需求进行调整。
在本实施例中，所述距离增量和包括第一增量和及第二增量和，在时刻k采集两组车辆行驶距离增量，从而根据这两组行驶距离增量计算里程计因子，由于距离是标量，因此不需要考虑姿态旋转矩阵，从而避免姿态旋转矩阵的耦合误差，影响里程计因子的精度。
在本实施例中，所述第一增量和根据组合导航速度计算所得，所述第二增量和根据里程计速度计算所得。
在本实施例中，以所述第一时间段为30秒为例进行说明。
在本实施例中，所述计算预设的时间段内所述当前车辆的距离增量和，包括：
从第一时刻起，根据组合导航获取第一时间段内所述当前车辆各个时刻的第一车辆速度；
根据所述各个时刻的第一车辆速度及预设的采样周期计算所述第一增量和；
在本实施例中，所述根据所述各个时刻的第一车辆速度及预设的采样周期计算所述第一增量和，具体为：
其中，是组合导航i时刻速度向量，sins,k是k时刻组合导航速度计算的第一增量和，T是采样周期，k是第一时刻。若采样率为100Hz则采样周T＝0.01秒。
在本实施例中，当所述当前车辆在k时刻行驶速度达到预设的第一阈值时，所述k时刻作为第一时刻，从k时刻起，记录所述组合导航速度30秒内各个时刻对应的车辆速度，并根据各个时刻对应的车辆速度计算所述当前车辆的行驶增量作为第一增量和。
在本实施例中，所述计算预设的时间段内所述当前车辆的距离增量和，还包括：
从第一时刻起，根据组合导航获取第一时间段内所述当前车辆各个时刻的第二车辆速度；
根据所述各个时刻的第二车辆速度及预设的采样周期计算所述第二增量和。
在本实施例中，所述根据所述各个时刻的第二车辆速度及预设的采样周期计算所述第二增量和，具体为：
其中，是里程计i时刻速度向量，sodo,k是里程计速度计算第二增量和，T是采样周期，k是第一时刻。若采样率为100Hz则采样周T＝0.01秒。
在本实施例中，当所述当前车辆在k时刻行驶速度达到预设的第一阈值时，所述k时刻作为第一时刻，从k时刻起，记录所述里程计30秒内各个时刻对应的车辆速度，并根据各个时刻对应的车辆速度计算所述当前车辆的行驶增量作为第二增量和。
在本实施例中，通过车辆的行驶距离估计里程计因子，避免事先标定里程计因子而路面及车况变化导致的导航精度不佳甚至恶化导航性能的问题，距离增量分别通过组合导航速度与里程计速度计算得到，由于距离是标量，因此不需要考虑姿态旋转矩阵，避免误差耦合到里程计因子估计中，提高里程计因子的估计精度。
步骤102：根据所述第一增量和、第二增量和及所述采样周期计算所述第一时刻对应的里程计因子，并将所述里程计因子写入内存中；所述第一增量和根据组合导航速度计算所得，所述第二增量和根据里程计速度计算所得；
在本实施例中，所述根据所述第一增量和、第二增量和及所述采样周期计算所述第一时刻对应的里程计因子，包括：
根据所述第一增量和及第二增量和的比值计算所述里程计因子，具体的：
其中，sins,k是k时刻对应的第一增量和，sodo,k是k时刻对应的第二增量和，Mk是k时刻里程计因子估计值，k为第一时刻。
在本实施例中，通过组合导航速度与里程计速度分别计算得到距离增量，通过车辆行驶的距离估计里程计因子，与姿态旋转矩阵解耦，避免误差耦合到里程计因子估计中，提高里程计因子的估计精度。
步骤103：从内存中获取若干个里程计因子，并根据第一准则从所述若干个里程计因子确定最优里程计因子。
在本实施例中，所述从内存中获取若干个里程计因子，并根据第一准则从所述若干个里程计因子确定最优里程计因子，具体为：
从内存中选取若干个里程计因子，根据各个时刻对应的第一增量和及第二增量和分别计算所述若干个里程计因子的速度误差平方和；
确定所述速度误差平方和最小的里程计因子为最优里程计因子。
请参照图2和图3，图2为本发明实施例提供的里程计因子校准方法的一种里程计因子计算结果示意图；图3为本发明实施例提供的里程计因子校准方法的车辆轨迹图；
在本实施例中，在每一次的采样周期中，将第一时刻计算所得的里程计因子写入内存，因此，N个周期过后，在内存中存储了N个时刻对应的里程计因子。在每一次新的采样周期中计算新的里程计因子后，计算所述新的里程计因子速度误差平方和，并根据所述内存中各个时刻的里程计因子和当前计算新的里程计因子的速度误差平方和确定最优里程计因子。具体的，所述第一准则是使得各时刻速度误差平方和最小，所述第一准则具体为：
其中，M1～MN为各个时刻对应的里程计因子，选择上述使得误差平方和最小的里程计因子估计值Mk作为最佳估计。
在本实施例中，在车辆行驶过程中，根据当前计算所得的最优里程计因子作为车辆的里程计因子，并根据预设采样周期实时对里程计因子进行调整，当缺乏导航卫星信号的场景中，车辆里程计与惯性测量传感器构成航迹推算系统，降低惯性器件累积误差对定位的影响，提供更长时间的高精度定位。
在本实施例中，在所述根据第一准则从所述若干个里程计因子确定最优里程计因子还包括：
将所述最优里程计因子写入FLASH中，并在下一次设备重启时调取所述FLASH中的最优里程计因子作为初始里程计因子。
在本实施例中，防止组合导航设备掉电丢失，将所述最优里程计因子写入FLASH中，并在所述组合导航设备下一次重启或下次使用时直接读取所述最优里程计因子作为初始里程计因子。
请参照图4，图4为本发明实施例提供的种里程计因子校准装置的一种结构示意图，包括：检测模块401、里程计因子计算模块402和优化模块403；
所述检测模块401，用于实时监测当前车辆速度，在预设的采样周期内，记录当前车辆速度达到预设的第一速度阈值的第一时刻；从所述第一时刻起，计算预设的第一时间段内所述当前车辆的距离增量和；所述距离增量和包括第一增量和及第二增量和；
所述里程计因子计算模块402，用于根据所述第一增量和、第二增量和及所述采样周期计算所述第一时刻对应的里程计因子，并将所述里程计因子写入内存中；所述第一增量和根据组合导航速度计算所得，所述第二增量和根据里程计速度计算所得；
所述优化模块403，用于从内存中获取若干个里程计因子，并根据第一准则从所述若干个里程计因子确定最优里程计因子。
在本实施例中，所述检测模块401，用于：
从第一时刻起，根据组合导航获取第一时间段内所述当前车辆各个时刻的第一车辆速度；
根据所述各个时刻的第一车辆速度及预设的采样周期计算所述第一增量和；
在本实施例中，根据所述各个时刻的第一车辆速度及预设的采样周期计算所述第一增量和，具体为：
其中，是组合导航i时刻速度向量，sins,k是k时刻组合导航速度计算的第一增量和，T是采样周期，k是第一时刻。
在本实施例中，所述检测模块401，还用于：
从第一时刻起，根据组合导航获取第一时间段内所述当前车辆各个时刻的第二车辆速度；
根据所述各个时刻的第二车辆速度及预设的采样周期计算所述第二增量和。
在本实施例中，所述根据所述各个时刻的第二车辆速度及预设的采样周期计算所述第二增量和，具体为：
其中，是里程计i时刻速度向量，sodo,k是里程计速度计算第二增量和，T是采样周期，k是第一时刻。
在本实施例中，所述里程计因子计算模块402，用于：
根据所述第一增量和及第二增量和的比值计算所述里程计因子，具体的：
其中，sins,k是k时刻对应的第一增量和，sodo,k是k时刻对应的第二增量和，Mk是k时刻里程计因子估计值，k为第一时刻。
在本实施例中，所述优化模块403，具体用于：
从内存中选取若干个里程计因子，根据各个时刻对应的第一增量和及第二增量和分别计算所述若干个里程计因子的速度误差平方和；
确定所述速度误差平方和最小的里程计因子为最优里程计因子。
在本实施例中，所述优化模块403，还用于：
将所述最优里程计因子写入FLASH中，并在下一次设备重启时调取所述FLASH中的最优里程计因子作为初始里程计因子。
本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括：处理器、通信接口和存储器，所述处理器、所述通信接口和所述存储器相互连接，其中，所述存储器存储有可执行程序代码，所述处理器用于调用所述可执行程序代码，执行所述的里程计因子校准方法。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种里程计因子校准方法，其特征在于，包括：
实时监测当前车辆速度，在预设的采样周期内，记录当前车辆速度达到预设的第一速度阈值的第一时刻；从所述第一时刻起，计算预设的第一时间段内所述当前车辆的距离增量和；所述距离增量和包括第一增量和及第二增量和；
根据所述第一增量和、第二增量和及所述采样周期计算所述第一时刻对应的里程计因子，并将所述里程计因子写入内存中；所述第一增量和根据组合导航速度计算所得，所述第二增量和根据里程计速度计算所得；
从内存中获取若干个里程计因子，并根据第一准则从所述若干个里程计因子确定最优里程计因子。
2.如权利要求1所述的里程计因子校准方法，其特征在于，所述计算预设的时间段内所述当前车辆的距离增量和，包括：
从第一时刻起，根据组合导航获取第一时间段内所述当前车辆各个时刻的第一车辆速度；
根据所述各个时刻的第一车辆速度及预设的采样周期计算所述第一增量和。
3.如权利要求2所述的里程计因子校准方法，其特征在于，所述根据所述各个时刻的第一车辆速度及预设的采样周期计算所述第一增量和，具体为：
其中，是组合导航i时刻速度向量，sins,k是k时刻组合导航速度计算的第一增量和，T是采样周期，k是第一时刻。
4.如权利要求1所述的里程计因子校准方法，其特征在于，所述计算预设的时间段内所述当前车辆的距离增量和，还包括：
从第一时刻起，根据组合导航获取第一时间段内所述当前车辆各个时刻的第二车辆速度；
根据所述各个时刻的第二车辆速度及预设的采样周期计算所述第二增量和。
5.如权利要求4所述的里程计因子校准方法，其特征在于，所述根据所述各个时刻的第二车辆速度及预设的采样周期计算所述第二增量和，具体为：
其中，是里程计i时刻速度向量，sodo,k是里程计速度计算第二增量和，T是采样周期，k是第一时刻。
6.如权利要求1所述的里程计因子校准方法，其特征在于，所述根据所述第一增量和、第二增量和及所述采样周期计算所述第一时刻对应的里程计因子，包括：
根据所述第一增量和及第二增量和的比值计算所述里程计因子，具体的：
其中，sins,k是k时刻对应的第一增量和，Sodo,k是k时刻对应的第二增量和，Mk是k时刻里程计因子估计值，k为第一时刻。
7.如权利要求1所述的里程计因子校准方法，其特征在于，所述从内存中获取若干个里程计因子，并根据第一准则从所述若干个里程计因子确定最优里程计因子，具体为：
从内存中选取若干个里程计因子，根据各个时刻对应的第一增量和及第二增量和分别计算所述若干个里程计因子的速度误差平方和；
确定所述速度误差平方和最小的里程计因子为最优里程计因子。
8.如权利要求1所述的里程计因子校准方法，其特征在于，在所述根据第一准则从所述若干个里程计因子确定最优里程计因子还包括：
将所述最优里程计因子写入FLASH中，并在下一次设备重启时调取所述FLASH中的最优里程计因子作为初始里程计因子。
9.一种里程计因子校准装置，其特征在于，包括：检测模块、里程计因子计算模块和优化模块；
所述检测模块，用于实时监测当前车辆速度，在预设的采样周期内，记录当前车辆速度达到预设的第一速度阈值的第一时刻；从所述第一时刻起，计算预设的第一时间段内所述当前车辆的距离增量和；所述距离增量和包括第一增量和及第二增量和；
所述里程计因子计算模块，用于根据所述第一增量和、第二增量和及所述采样周期计算所述第一时刻对应的里程计因子，并将所述里程计因子写入内存中；所述第一增量和根据组合导航速度计算所得，所述第二增量和根据里程计速度计算所得；
所述优化模块，用于从内存中获取若干个里程计因子，并根据第一准则从所述若干个里程计因子确定最优里程计因子。
10.一种计算机设备，其特征在于，包括：处理器、通信接口和存储器，所述处理器、所述通信接口和所述存储器相互连接，其中，所述存储器存储有可执行程序代码，所述处理器用于调用所述可执行程序代码，执行如权利要求1至8中任一项所述的里程计因子校准方法。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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