CN112762964B - 自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法及装置、*** - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法及装置、***。其中，该方法包括：获取惯性测量单元在测量周期内的不同时刻的测量值，其中，惯性测量单元安装在转台中心位置，转台包括旋转平面和旋转轴，旋转平面与地面垂直，旋转轴与旋转平面垂直；依据不同时刻的测量值标定惯性测量单元的内参。本申请解决了现有的一些IMU的典型标定方法并不能同时满足自动驾驶应用对六轴零偏、陀螺仪Z轴尺度因子和加速度计XY轴尺度因子的标定需求和大规模量产快速标定的需求的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及自动驾驶领域，具体而言，涉及一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法及装置、***。
背景技术
惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)为自动驾驶车辆(AutonomousDriving Vehicle，ADV)的自主导航提供了至关重要的加速度与角速度测量。一般地，六轴IMU由一个三轴加速度计和一个三轴陀螺仪组成。其测量模型定义为：
IMU的测量量受到零偏b、随机噪声n、轴间非正交误差R与尺度因子K的影响。从IMU的测量值中恢复出真实的加速度和角速度需要这些内参。因此，对IMU内参的标定精度直接影响其测量精度。而六轴IMU在面向自动驾驶场景时，对载体坐标系水平方向的加速度测量和沿垂直方向的角速度测量量至关重要。而在内参中，加速度计和陀螺仪的内参，特别是零偏与尺度因子，在恢复测量量时的影响最大。
现有的一些IMU的典型标定方法并不能同时满足自动驾驶应用对六轴零偏、陀螺仪Z轴尺度因子和加速度计XY轴尺度因子的标定需求和大规模量产快速标定的需求。
发明内容
本申请实施例提供了一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法及装置、***，以至少解决现有的一些IMU的典型标定方法并不能同时满足自动驾驶应用对六轴零偏、陀螺仪Z轴尺度因子和加速度计XY轴尺度因子的标定需求和大规模量产快速标定的需求的技术问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法，包括：获取惯性测量单元在测量周期内的不同时刻的测量值，其中，惯性测量单元安装在转台中心位置，转台包括旋转平面和旋转轴，旋转平面与地面垂直，旋转轴与旋转平面垂直；依据不同时刻的测量值标定惯性测量单元的内参。
可选地，旋转轴朝东西方向摆放。
可选地，获取惯性测量单元在测量周期内的不同时刻的测量值之前，上述方法还包括：以旋转平面的中心位置为原点建立惯性测量单元的所在的空间直角坐标系，其中，空间直角坐标系的X轴和Y轴与旋转平面平行，空间直角坐标系的Z轴经过原点且与旋转平面垂直。
可选地，获取惯性测量单元在测量周期内的不同时刻的测量值之前，上述方法还包括控制转台在测量周期内按照如下步骤运动：步骤S1，在惯性测量单元预热完成后，X轴的正方向朝下，转台保持静止状态持续第一预设时长；步骤S2，转台绕Z轴按照预设角速度和预设角加速度沿顺时针方向旋转90°；步骤S3，Y轴的正方向朝下，转台保持静止状态持续第二预设时长；步骤S4，转台绕Z轴按照预设角速度和预设角加速度沿顺时针方向旋转180°；步骤S5，Y轴的正方向朝上，转台保持静止状态持续第二预设时长；步骤S6，转台绕Z轴按照预设角速度和预设角加速度沿逆时针方向旋转90°；步骤S7，X轴的正方向朝上，转台保持静止状态持续第二预设时长；步骤S8，转台绕Z轴按照预设角速度和预设角加速度沿逆时针方向旋转180°；步骤S9，X轴的正方向朝下，转台保持静止状态持续第二预设时长。
可选地，惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，依据不同时刻的测量值标定惯性测量单元的内参，包括：依据不同时刻的测量值确定三轴加速度计和三轴陀螺仪每个轴的零偏；依据不同时刻的测量值确定三轴加速度计X轴和Y轴的尺度因子，以及三轴陀螺仪Z轴的尺度因子。
可选地，依据不同时刻的测量值确定三轴陀螺仪每个轴的零偏，包括：分别获取步骤S3，步骤S5，步骤S7以及步骤S9中三轴陀螺仪在每个坐标轴方向上的测量值；分别将三轴陀螺仪在每个坐标轴方向上的测量值的平均值作为三轴陀螺仪在该坐标轴方向上的零偏。
可选地，依据不同时刻的测量值确定三轴加速度计Z轴的零偏，包括：分别获取步骤S3，步骤S5，步骤S7以及步骤S9中三轴加速度计在Z轴方向的测量值；将三轴加速度计在Z轴方向的测量值的平均值作为三轴加速度计Z轴的零偏。
可选地，依据不同时刻的测量值确定三轴加速度计X轴和Y轴的零偏，包括：分别获取步骤S3以及步骤S5中三轴加速度计在X轴和Y轴方向的测量值；将步骤S3以及步骤S5中三轴加速度计在X轴和Y轴方向的测量值的平均值作为三轴加速度计在该坐标轴方向上的零偏；或分别获取步骤S7以及步骤S9中三轴加速度计在X轴和Y轴方向的测量值；将步骤S7以及步骤S9中三轴加速度计在X轴和Y轴方向的测量值的平均值作为三轴加速度计在该坐标轴方向上的零偏。
可选地，依据不同时刻的测量值确定三轴陀螺仪Z轴的尺度因子，包括：分别获取步骤S4以及步骤S8中三轴陀螺仪在Z轴方向的测量值；依据步骤S4以及步骤S8中三轴陀螺仪在Z轴方向的测量值的差值确定三轴陀螺仪Z轴的尺度因子。
可选地，依据不同时刻的测量值确定三轴加速度计X轴和Y轴的尺度因子，包括：分别获取步骤S1以及步骤S7中三轴加速度计在X轴方向的测量值；依据步骤S1以及步骤S7中三轴加速度计在X轴方向的测量值的差值和转台的初始旋转角度存在的误差确定三轴加速度计X轴的尺度因子；分别获取步骤S3以及步骤S5中三轴加速度计在Y轴方向的测量值；依据步骤S3以及步骤S5中三轴加速度计在Y轴方向的测量值的差值和转台的初始旋转角度存在的误差确定三轴加速度计Y轴的尺度因子。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定装置，包括：获取模块，用于获取惯性测量单元在测量周期内的不同时刻的测量值，其中，惯性测量单元安装在转台中心位置，转台包括旋转平面和旋转轴，旋转平面与地面垂直，旋转轴与旋转平面垂直；标定模块，用于依据不同时刻的测量值标定惯性测量单元的内参。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定***，包括：单轴转台、治具以及控制器，其中，治具用于连接待标定的惯性测量单元和单轴转台，将待标定的惯性测量单元固定在单轴转台的中心位置；单轴转台包括旋转平面和旋转轴，其中，旋转平面与地面垂直，旋转轴与旋转平面垂直；控制器，用于执行以上的自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法。
根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行以上的自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法。
根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，程序运行时执行以上的自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法。
在本申请实施例中，采用获取惯性测量单元在测量周期内的不同时刻的测量值，其中，惯性测量单元安装在转台中心位置，转台包括旋转平面和旋转轴，旋转平面与地面垂直，旋转轴与旋转平面垂直；依据不同时刻的测量值标定惯性测量单元的内参的方式，通过将单轴转台垂直摆放的方式，从而实现了在同一个旋转测量周期内即可标定出自动驾驶应用所需的加速度计与陀螺仪的零偏，加速度计xy轴与陀螺仪z轴尺度因子的技术效果，进而解决了现有的一些IMU的典型标定方法并不能同时满足自动驾驶应用对六轴零偏、陀螺仪Z轴尺度因子和加速度计XY轴尺度因子的标定需求和大规模量产快速标定的需求技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，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是根据本申请实施例的一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法的流程图；
图2是根据本申请实施例的一种单轴转台的结构示意图；
图3是根据本申请实施例的一种单轴转台在空间直角坐标系下的示意图；
图4是根据本申请实施例的一种单轴转台的旋转平台初始旋转角的误差示意图；
图5是根据本申请实施例的一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定装置的结构框图；
图6是根据本申请实施例的一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定***的结构框图。
具体实施方式
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能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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、***、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。
根据本申请实施例，提供了一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法的实施例，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***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。
现有对IMU的标定方法主要有以下几种：
1.基于多面体进行标定
此方案进行IMU标定需要提供加工精度良好的正六面体或正十二面体。如利用正六面体的方案为：使用治具将IMU安装于某一平面后，通过采集在多面体以不同角度放置时的各轴加速度测量量与角速度测量量，计算出加速度计与陀螺仪的刻度因子与测量量零偏。
2.基于三轴转台
将IMU通过治具安装于三轴转台上，通过转台内环、中环和外环的旋转使IMU达到特定角度与角速度，在各个方向上进行观测激励。
3.基于单轴转台
此方案中的单轴转台通常为旋转轴垂直于地面，旋转平面水平于地面的旋转平台。通过对三轴陀螺仪三个轴总共六个方向上的正反向逆时针和顺时针的旋转运动，对测量数据进行积分，建立方程，估计出固定零偏、尺度因子、交叉耦合系数、加速度敏感性系数等内参。
现有技术方案中，主要存在以下缺点：
1)基于六面体的标定
利用六面体的标定依赖于六面体自身的加工精度与标定平面的水平度。由于水平倾角误差的存在，对加速度零偏的估计与根据当地重力加速度对加速度尺度因子的估计会受到重力在水平方向上的分量的影响。由于无法通过这种标定方法来估计出倾角大小，这个误差无法通过传统标定方法消除。且利用六面体的标定依赖于手动旋转六面体，耗时易错，标定流程一致性无法保证。
2)基于三轴转台的标定
利用三轴转台的标定需要设计复杂的标定位置编排，从而保证用于恢复多轴IMU内参的信息矩阵满秩。由于三轴转台结构复杂，成本高昂，并且完整运行整个标定流程耗时巨大。因此无法面向自动驾驶的大规模量产。
3)基于单轴转台的标定
利用单轴转台的标定能够标定出陀螺仪的各项参数，但是理论上水平于地面的旋转平面无法在IMU固定安装方向时同时测量加速度计X、Y轴加速度零偏和尺度因子。并且在应用于加速度计标定时，对于每一个输入敏感轴标定，都需要测量四个方向的倾角，从而估计出旋转面相对于水平面的角度误差。对于每个IMU需要拆装三次，难以保证一致性且标定流程繁冗。
针对现有技术的不足，本申请提供了一种自动驾驶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一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，获取惯性测量单元在测量周期内的不同时刻的测量值，其中，惯性测量单元安装在转台中心位置，转台包括旋转平面和旋转轴，旋转平面与地面垂直，旋转轴与旋转平面垂直；
图2是根据本申请实施例的一种单轴转台的结构示意图，如图2所示，将单轴转台的旋转平面垂直摆放，将不同的IMU通过治具安装在转台中心位置，各轴线安装方向与图中转台各轴对齐。
图中，1为转台底座及其旋转平台；2为治具，用于连接IMU与旋转平台；3为需要标定的IMU。
根据本申请的一个可选的实施例，可以使用不同的治具实现IMU与转台的链接，或不使用治具直接将IMU与转台链接。
步骤S104，依据不同时刻的测量值标定惯性测量单元的内参。
通过上述步骤，通过将单轴转台垂直摆放的方式，从而实现了在同一个旋转测量周期内即可标定出自动驾驶应用所需的加速度计与陀螺仪的零偏，加速度计XY轴与陀螺仪Z轴尺度因子的技术效果。
根据本申请的一个可选的实施时，上述旋转轴朝东西方向摆放。
通过朝东西向摆放转台平面，降低了地球自转对陀螺仪测量量的影响。相比依赖水平两个方向调平且对摆放位置无要求的标定方法，精度更高。
根据本申请的另一个可选的实施例，执行步骤S102之前，以旋转平面的中心位置为原点建立惯性测量单元的所在的空间直角坐标系，其中，空间直角坐标系的X轴和Y轴与旋转平面平行，空间直角坐标系的Z轴经过原点且与旋转平面垂直。
可选地，执行步骤S102之前，还需要控制转台在测量周期内按照如下步骤运动：
步骤S1，在惯性测量单元预热完成后，X轴的正方向朝下，转台保持静止状态持续第一预设时长；
步骤S2，转台绕Z轴按照预设角速度和预设角加速度沿顺时针方向旋转90°；
步骤S3，Y轴的正方向朝下，转台保持静止状态持续第二预设时长；
步骤S4，转台绕Z轴按照预设角速度和预设角加速度沿顺时针方向旋转180°；
步骤S5，Y轴的正方向朝上，转台保持静止状态持续第二预设时长；
步骤S6，转台绕Z轴按照预设角速度和预设角加速度沿逆时针方向旋转90°；
步骤S7，X轴的正方向朝上，转台保持静止状态持续第二预设时长；
步骤S8，转台绕Z轴按照预设角速度和预设角加速度沿逆时针方向旋转180°；
步骤S9，X轴的正方向朝下，转台保持静止状态持续第二预设时长。
图3是根据本申请实施例的一种单轴转台在空间直角坐标系下的示意图，如图3所示，在一个测量周期内，转台的运动为：
Stage 1.等待IMU预热完成后，初始x轴朝下，保持静止20s；
Stage 2.绕z轴顺时针旋转90°，旋转过程中保持最大角速度15°/s，角加速度为1°/s2；
Stage 3.y轴朝下保持静止10s；
Stage 4.绕z轴顺时针旋转180°，旋转过程中保持最大角速度15°/s，角加速度为1°/s2；
Stage 5.y轴朝上保持静止10s；
Stage 6.绕z轴逆时针旋转90°，旋转过程中保持最大叫速度15°/s，角加速度为1°/s2；
Stage 7.x轴朝上保持静止10s；
Stage 8.绕z轴逆时针旋转180°，旋转过程中保持最大叫速度15°/s，角加速度为1°/s2；
Stage 9.x轴朝下保持静止10s。
旋转平台初始旋转角存在误差 的存在会使三轴未在重力方向和水平于重力方向上，实际测量会被重力分量影响。
需要说明的是，这里的Stage 1至Stage 9相当于上文中的步骤S1至步骤S9。一个测量周期内的转台旋转步骤不同，顺序和位置不同，但可以达到相同的激励作用
在本申请的一些可选的实施例中，惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，步骤S104通过如下方法实现：依据不同时刻的测量值确定三轴加速度计和三轴陀螺仪每个轴的零偏；依据不同时刻的测量值确定三轴加速度计X轴和Y轴的尺度因子，以及三轴陀螺仪Z轴的尺度因子。
根据本申请的一个可选的实施例，依据不同时刻的测量值确定三轴陀螺仪每个轴的零偏，包括：分别获取步骤S3，步骤S5，步骤S7以及步骤S9中三轴陀螺仪在每个坐标轴方向上的测量值；分别将三轴陀螺仪在每个坐标轴方向上的测量值的平均值作为三轴陀螺仪在该坐标轴方向上的零偏。
在本步骤中，通过以下公式计算陀螺仪的零偏：
陀螺仪各轴零偏通过计算stage3，stage5，stage7，stage9四个静止阶段的零偏均值求得。
根据本申请的一个可选的实施例，依据不同时刻的测量值确定三轴加速度计Z轴的零偏，包括：分别获取步骤S3，步骤S5，步骤S7以及步骤S9中三轴加速度计在Z轴方向的测量值；将三轴加速度计在Z轴方向的测量值的平均值作为三轴加速度计Z轴的零偏。
加速度计Z轴的零偏通过以下公式计算得到：
加速度计Z轴零偏不受影响，直接通过四个静止阶段数据均值获得。
根据本申请的另一个可选的实施例，依据不同时刻的测量值确定三轴加速度计X轴和Y轴的零偏，包括：分别获取步骤S3以及步骤S5中三轴加速度计在X轴和Y轴方向的测量值；将步骤S3以及步骤S5中三轴加速度计在X轴和Y轴方向的测量值的平均值作为三轴加速度计在该坐标轴方向上的零偏；或分别获取步骤S7以及步骤S9中三轴加速度计在X轴和Y轴方向的测量值；将步骤S7以及步骤S9中三轴加速度计在X轴和Y轴方向的测量值的平均值作为三轴加速度计在该坐标轴方向上的零偏。
加速度计X轴和Y轴的零偏通过以下公式计算得到：
加速度计X轴和Y轴的零偏通过各轴东西向阶段的零偏均值之和求得，即通过(a2+a3)/2以消除的影响。
在本申请中的一些可选的实施例中，依据不同时刻的测量值确定三轴陀螺仪Z轴的尺度因子，包括：分别获取步骤S4以及步骤S8中三轴陀螺仪在Z轴方向的测量值；依据步骤S4以及步骤S8中三轴陀螺仪在Z轴方向的测量值的差值确定三轴陀螺仪Z轴的尺度因子。
陀螺仪的尺度因子的计算公式如下：
该公式分母中的360标识360°。
在本申请的另一些可选的实施例中，依据不同时刻的测量值确定三轴加速度计X轴和Y轴的尺度因子，包括：分别获取步骤S1以及步骤S7中三轴加速度计在X轴方向的测量值；依据步骤S1以及步骤S7中三轴加速度计在X轴方向的测量值的差值和转台的初始旋转角度存在的误差确定三轴加速度计X轴的尺度因子；分别获取步骤S3以及步骤S5中三轴加速度计在Y轴方向的测量值；依据步骤S3以及步骤S5中三轴加速度计在Y轴方向的测量值的差值和转台的初始旋转角度存在的误差确定三轴加速度计Y轴的尺度因子。
加速度计X轴和Y轴的尺度因子的计算公式如下：
旋转平台初始旋转角存在误差 的存在会使三轴未在重力方向和水平于重力方向上，实际测量会被重力分量影响。图4是根据本申请实施例的一种单轴转台的旋转平台初始旋转角的误差示意图，如图4所示，初始安装倾角和旋转角存在误差/>的计算公式如下：
其中，g为重力加速度。
本申请实施例提供的上述惯性测量元的标定方法，相比于现有的标定方法可以实现以下技术效果：
通过将单轴转台垂直摆放的方式，在同一个旋转测量周期内即可标定出自动驾驶应用所需的加速度计与陀螺仪的零偏，加速度计XY轴与陀螺仪Z轴尺度因子。从而可以仅通过单轴转台一次安装即可完成标定，相比传统转台能够标定更多所需参数，减少拆装次数；相比三轴转台，简化了流程，降低了成本，适用于更大规模的量产环境；相比多面体标定，流程更高效与统一，一次标定只需要210秒。
通过四个方向的转台运动激励，使加速度计的XY轴在正负重力方向、陀螺仪Z轴正负角度方向都得到了激励，根据误差对测量量造成的误差模型，可以消除和估计出误差/>的大小。
图5是根据本申请实施例的一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定装置的结构框图，如图5所示，该装置包括：
获取模块50，用于获取惯性测量单元在测量周期内的不同时刻的测量值，其中，惯性测量单元安装在转台中心位置，转台包括旋转平面和旋转轴，旋转平面与地面垂直，旋转轴与旋转平面垂直；
标定模块52，用于依据不同时刻的测量值标定惯性测量单元的内参。
需要说明的是，图5所示实施例的优选实施方式可以参见图1所示实施例的相关描述，此处不再赘述。
图6是根据本申请实施例的一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定***的结构框图，如图6所示，该***包括：单轴转台60、治具62以及控制器64，其中，
治具62用于连接待标定的惯性测量单元和单轴转台60，将待标定的惯性测量单元固定在单轴转台60的中心位置；
单轴转台60包括旋转平面602和旋转轴604，其中，旋转平面602与地面垂直，旋转轴604与旋转平面602垂直；
控制器64，用于执行以上的自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法。
本申请实施例还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行以上的自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法。
非易失性存储介质用于存储执行以下功能的程序：获取惯性测量单元在测量周期内的不同时刻的测量值，其中，惯性测量单元安装在转台中心位置，转台包括旋转平面和旋转轴，旋转平面与地面垂直，旋转轴与旋转平面垂直；依据不同时刻的测量值标定惯性测量单元的内参。
本申请实施例还提供了一种处理器，处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，程序运行时执行以上的自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法。
处理器用于运行执行以下功能的程序：获取惯性测量单元在测量周期内的不同时刻的测量值，其中，惯性测量单元安装在转台中心位置，转台包括旋转平面和旋转轴，旋转平面与地面垂直，旋转轴与旋转平面垂直；依据不同时刻的测量值标定惯性测量单元的内参。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，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，例如所述单元的划分，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***，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。
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。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。
所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，本申请的技术方案本质上或者说对相关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、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。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (11)
1.一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法，其特征在于，包括：
获取惯性测量单元在测量周期内的不同时刻的测量值，其中，所述惯性测量单元安装在转台中心位置，所述转台包括旋转平面和旋转轴，所述旋转平面与地面垂直，所述旋转轴与所述旋转平面垂直；
依据所述不同时刻的测量值标定所述惯性测量单元的内参；
获取惯性测量单元在测量周期内的不同时刻的测量值之前，所述方法还包括：
以所述旋转平面的中心位置为原点建立所述惯性测量单元的所在的空间直角坐标系，其中，所述空间直角坐标系的X轴和Y轴与所述旋转平面平行，所述空间直角坐标系的Z轴经过所述原点且与所述旋转平面垂直；
获取惯性测量单元在测量周期内的不同时刻的测量值之前，所述方法还包括控制所述转台在所述测量周期内按照如下步骤运动：
步骤S1，在所述惯性测量单元预热完成后，所述X轴的正方向朝下，所述转台保持静止状态持续第一预设时长；
步骤S2，所述转台绕所述Z轴按照预设角速度和预设角加速度沿顺时针方向旋转90°；
步骤S3，所述Y轴的正方向朝下，所述转台保持静止状态持续第二预设时长；
步骤S4，所述转台绕所述Z轴按照所述预设角速度和所述预设角加速度沿顺时针方向旋转180°；
步骤S5，所述Y轴的正方向朝上，所述转台保持静止状态持续所述第二预设时长；
步骤S6，所述转台绕所述Z轴按照所述预设角速度和所述预设角加速度沿逆时针方向旋转90°；
步骤S7，所述X轴的正方向朝上，所述转台保持静止状态持续所述第二预设时长；
步骤S8，所述转台绕所述Z轴按照所述预设角速度和所述预设角加速度沿逆时针方向旋转180°；
步骤S9，所述X轴的正方向朝下，所述转台保持静止状态持续所述第二预设时长；
所述惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，依据所述不同时刻的测量值标定所述惯性测量单元的内参，包括：
依据所述不同时刻的测量值确定所述三轴加速度计和所述三轴陀螺仪每个轴的零偏；
依据所述不同时刻的测量值确定所述三轴加速度计X轴和Y轴的尺度因子，以及所述三轴陀螺仪Z轴的尺度因子。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋转轴朝东西方向摆放。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述不同时刻的测量值确定所述三轴陀螺仪每个轴的零偏，包括：
分别获取所述步骤S3，所述步骤S5，所述步骤S7以及所述步骤S9中所述三轴陀螺仪在每个坐标轴方向上的测量值；
分别将所述三轴陀螺仪在每个坐标轴方向上的测量值的平均值作为所述三轴陀螺仪在该坐标轴方向上的零偏。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述不同时刻的测量值确定所述三轴加速度计Z轴的零偏，包括：
分别获取所述步骤S3，所述步骤S5，所述步骤S7以及所述步骤S9中所述三轴加速度计在Z轴方向的测量值；
将所述三轴加速度计在Z轴方向的测量值的平均值作为所述三轴加速度计Z轴的零偏。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述不同时刻的测量值确定所述三轴加速度计X轴和Y轴的零偏，包括：
分别获取所述步骤S3以及所述步骤S5中所述三轴加速度计在X轴和Y轴方向的测量值；将所述步骤S3以及所述步骤S5中所述三轴加速度计在X轴和Y轴方向的测量值的平均值作为所述三轴加速度计在Y轴方向上的零偏；或
分别获取所述步骤S7以及所述步骤S9中所述三轴加速度计在X轴和Y轴方向的测量值；将所述步骤S7以及所述步骤S9中所述三轴加速度计在X轴和Y轴方向的测量值的平均值作为所述三轴加速度计在X轴方向上的零偏。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述不同时刻的测量值确定所述三轴陀螺仪Z轴的尺度因子，包括：
分别获取所述步骤S4以及所述步骤S8中所述三轴陀螺仪在Z轴方向的测量值；
依据所述步骤S4以及所述步骤S8中所述三轴陀螺仪在Z轴方向的测量值的差值确定所述三轴陀螺仪Z轴的尺度因子。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述不同时刻的测量值确定所述三轴加速度计X轴和Y轴的尺度因子，包括：
分别获取所述步骤S1以及所述步骤S7中所述三轴加速度计在X轴方向的测量值；依据所述步骤S1以及所述步骤S7中所述三轴加速度计在X轴方向的测量值的差值和所述转台的初始旋转角度存在的误差确定所述三轴加速度计X轴的尺度因子；
分别获取所述步骤S3以及所述步骤S5中所述三轴加速度计在Y轴方向的测量值；依据所述步骤S3以及所述步骤S5中所述三轴加速度计在Y轴方向的测量值的差值和所述转台的初始旋转角度存在的误差确定所述三轴加速度计Y轴的尺度因子。
8.一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取惯性测量单元在测量周期内的不同时刻的测量值，其中，所述惯性测量单元安装在转台中心位置，所述转台包括旋转平面和旋转轴，所述旋转平面与地面垂直，所述旋转轴与所述旋转平面垂直；
标定模块，用于依据所述不同时刻的测量值标定所述惯性测量单元的内参；
所述标定装置还用于以所述旋转平面的中心位置为原点建立所述惯性测量单元的所在的空间直角坐标系，其中，所述空间直角坐标系的X轴和Y轴与所述旋转平面平行，所述空间直角坐标系的Z轴经过所述原点且与所述旋转平面垂直；
所述惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，所述标定模块还用于依据所述不同时刻的测量值确定所述三轴加速度计和所述三轴陀螺仪每个轴的零偏；依据所述不同时刻的测量值确定所述三轴加速度计X轴和Y轴的尺度因子，以及所述三轴陀螺仪Z轴的尺度因子。
9.一种自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定***，其特征在于，包括：单轴转台、治具以及控制器，其中，
所述治具用于连接待标定的惯性测量单元和所述单轴转台，将所述待标定的惯性测量单元固定在所述单轴转台的中心位置；
所述单轴转台包括旋转平面和旋转轴，其中，所述旋转平面与地面垂直，所述旋转轴与所述旋转平面垂直；
所述控制器，用于执行权利要求1至7中任意一项所述的自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法。
10.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性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非易失性存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法。
11.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至7中任意一项所述的自动驾驶车辆的惯性测量单元的标定方法。
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|---|---|---|---|---|
| CN113063447B (zh) * | 2021-06-02 | 2021-08-13 | 北京三快在线科技有限公司 | 陀螺仪标定方法、装置、可读存储介质及电子设备 |
| CN114485728A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-05-13 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 一种捷联惯导***现场快速自标定方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1821721A (zh) * | 2006-03-27 | 2006-08-23 | 北京航空航天大学 | 一种陀螺仪标度因数和输入轴失准角的精确解耦测试方法 |
| CN101701824A (zh) * | 2009-11-16 | 2010-05-05 | 龙兴武 | 基于激光陀螺的高精度单轴旋转姿态测量*** |
| CN102003968A (zh) * | 2010-09-03 | 2011-04-06 | 哈尔滨工程大学 | 光纤陀螺捷联惯性导航***的单轴转台标定方法 |
| CN102680740A (zh) * | 2012-05-07 | 2012-09-19 | 北京航空航天大学 | 一种加速度计二次项误差的***级拟合标定方法 |
| CN104477409A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-04-01 | 上海新跃仪表厂 | 实现三轴转台单轴化的装置和方法 |
| CN105352530A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-02-24 | 深圳飞马机器人科技有限公司 | 一种惯性器件的精度测量标定方法 |
| CN108592952A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-09-28 | 北京航空航天大学 | 基于杆臂补偿与正反倍速率同时标定多mimu误差的方法 |
| CN108731674A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-02 | 西北工业大学 | 一种基于单轴旋转调制的惯性天文组合导航***及计算方法 |
| CN111595362A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-08-28 | 联想(北京)有限公司 | 一种惯性测量单元的参数标定方法、装置及电子设备 |
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1821721A (zh) * | 2006-03-27 | 2006-08-23 | 北京航空航天大学 | 一种陀螺仪标度因数和输入轴失准角的精确解耦测试方法 |
| CN101701824A (zh) * | 2009-11-16 | 2010-05-05 | 龙兴武 | 基于激光陀螺的高精度单轴旋转姿态测量*** |
| CN102003968A (zh) * | 2010-09-03 | 2011-04-06 | 哈尔滨工程大学 | 光纤陀螺捷联惯性导航***的单轴转台标定方法 |
| CN102680740A (zh) * | 2012-05-07 | 2012-09-19 | 北京航空航天大学 | 一种加速度计二次项误差的***级拟合标定方法 |
| CN104477409A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-04-01 | 上海新跃仪表厂 | 实现三轴转台单轴化的装置和方法 |
| CN105352530A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-02-24 | 深圳飞马机器人科技有限公司 | 一种惯性器件的精度测量标定方法 |
| CN108592952A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-09-28 | 北京航空航天大学 | 基于杆臂补偿与正反倍速率同时标定多mimu误差的方法 |
| CN108731674A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-02 | 西北工业大学 | 一种基于单轴旋转调制的惯性天文组合导航***及计算方法 |
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