CN113624260B - 里程计脉冲当量标定方法及装置、电子设备、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿开采领域，公开了一种里程计脉冲当量标定方法及装置、电子设备、存储介质，该方法应用于定位***，该定位***包括车辆、部署在车辆上的惯导以及部署在车辆的车轮上的里程计，该方法包括：获取采样周期内里程计的脉冲数量；利用脉冲数量和车辆的车轮半径计算里程计的脉冲当量值；基于通过里程计计算得到车辆的第一路程信息与通过惯导计算得到车辆的第二路程信息构建里程计和惯导之间的路程误差模型；利用最小二乘法原理和路程误差模型对所述脉冲当量值进行标定。通过本发明，解决了相关技术中基于惯导里程计组合***定位车辆方案因无法对里程计当量进行标定，导致对车辆定位不准确的技术问题。

Description

里程计脉冲当量标定方法及装置、电子设备、存储介质

技术领域

本发明涉及煤矿开采领域，具体而言，涉及一种里程计脉冲当量标定方法及装置、电子设备、存储介质。

背景技术

里程计一种安装在车轮轴上的角度传感器，其输出的角度以脉冲数或脉冲转化为数字通信的形式给出，在车轮半径已知的情况下，根据里程计输出的脉冲数即可计算出车辆行驶的路程，惯性导航与采煤机里程计组合应用能够实现煤矿井下的车辆定位，应用十分广泛，比如，惯性导航与采煤机里程计结合实现采煤机定位，惯导与采煤机里程计结合的基础上实现综采工作面找直，以及编码器与惯性设备紧耦合实现厘米级精确定位。然而，这些应用中都是提前获得里程计当量的粗略值再应用的，无法准确地反映车辆作业过程中的标定结果。

针对上述相关技术中存在的技术问题，目前没有提出有效的解决方案。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种里程计脉冲当量标定方法及装置、电子设备、存储介质，以至少解决相关技术中基于惯导里程计组合***定位车辆方案因无法对里程计当量进行标定，导致对车辆定位不准确的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种里程计脉冲当量标定方法，应用于定位***，所述定位***包括车辆、部署在所述车辆上的惯性导航***以及部署在所述车辆的车轮上的里程计，所述里程计脉冲当量标定方法包括：获取采样周期内所述里程计的脉冲数量；利用所述脉冲数量和所述车辆的车轮半径计算所述里程计对应的脉冲当量值；基于通过所述里程计计算得到所述车辆的第一路程信息与通过所述惯性导航***计算得到所述车辆的第二路程信息构建所述里程计和所述惯性导航***之间的路程误差模型；利用最小二乘法原理和所述路程误差模型对所述脉冲当量值进行标定。

可选的，在基于通过所述里程计计算得到所述车辆的第一路程信息与通过所述惯性导航***计算得到所述车辆的第二路程信息构建所述里程计和所述惯性导航***之间的路程误差模型之前，所述方法还包括：构建地理坐标系e以及所述车辆相对地球的导航坐标系n；其中，所述地理坐标系为以地心为圆心、地心与经度为零的点的连线为x_e轴、地心与纬度为零的点的连线为y_e轴及地心与北极点连线为z_e轴的右手直角坐标系，所述导航坐标系n为以所述惯性导航***的形心为圆心、水平向东为x_n轴及水平向北为y_n轴的右手直角坐标系。

可选的，所述基于通过所述里程计计算得到所述车辆的第一路程信息与通过所述惯性导航***计算得到所述车辆的第二路程信息构建所述里程计和所述惯性导航***之间的路程误差模型包括：利用所述脉冲当量值和所述里程计的路程测量模型计算所述第一路程信息；根据所述第一路程信息和所述脉冲当量值计算所述里程计对应的第一角速度信息；利用所述第一角速度信息、地球自转角速度信息和所述车辆的角速度信息构建所述惯性导航***的位置姿态微分模型；对所述位置姿态微分模型进行积分计算，得到所述第二路程信息；通过计算所述第一路程信息和所述第二路程信息之间的差，生成所述路程误差模型。

可选的，所述根据所述第一路程信息和所述脉冲当量值计算所述里程计对应的第一角速度信息包括：根据所述第一路程信息、所述脉冲当量值、所述采样周期、所述车辆的姿态四元数计算所述里程计对应的速度信息；利用所述速度信息、所述车辆对应的地理纬度信息、所述车辆对应的所述海拔高度信息、所述车辆对应的子午圈曲率半径及所述车辆对应的卯酉圈曲率半径，计算所述第一角速度信息。

可选的，所述利用所述第一角速度信息、地球自转角速度信息和所述车辆的角速度信息构建所述惯性导航***的位置姿态微分模型包括：根据所述第一角度信息、地球自转角速度信息和所述车辆的角速度信息构建所述惯性导航***的姿态角微分模型；利用所述姿态角测量模型基于所述惯性导航***的加速度计输出及重力加速度构建所述惯性导航***的速度微分模型；根据所述惯性导航***的速度微分模型、所述车辆对应的地理纬度信息、所述车辆对应的所述海拔高度信息、所述车辆对应的子午圈曲率半径及所述车辆对应的卯酉圈曲率半径构建所述位置姿态微分模型。

可选的，所述对所述位置姿态微分模型进行积分计算，得到所述第二路程信息包括：对所述位置姿态微分模型进行积分计算，得到所述车辆的位置信息，其中，所述位置信息包括维度信息、经度信息和高度信息；利用所述维度信息、经度信息和高度信息计算所述惯性导航***对应的第二路程信息。

可选的，所述利用最小二乘法原理和所述路程误差模型对所述脉冲当量值进行标定包括：采集多个采样时刻对应的多个脉冲当量误差值构建所述里程计的脉冲当量误差模型；其中，所述脉冲当量误差模型是由所述惯性导航***的加速度计零位误差和所述多个脉冲当量误差值构建的矩阵方程；当所述车辆为非匀加速运动时，利用最小二乘法原理处理所述路程误差模型，得到所述里程计的脉冲当量误差值；利用所述脉冲当量误差值对所述脉冲当量值进行标定。

第二方面，本发明提供了一种里程计脉冲当量标定装置，应用于定位***，所述定位***包括车辆、部署在所述车辆上的惯性导航***以及部署在所述车辆的车轮上的里程计，所述装置包括：获取模块，用于获取采样周期内所述里程计的脉冲数量；计算模块，用于利用所述脉冲数量和所述车辆的车轮半径计算所述里程计对应的脉冲当量值；第一构建模块，用于基于通过所述里程计计算得到的第一路程信息与通过所述惯性导航***计算得到的第二路程信息构建所述里程计和所述惯性导航***之间的路程误差模型；标定模块，用于利用最小二乘法原理和所述路程误差模型对所述脉冲当量值进行标定。

可选的，所述装置还包括：第二构建模块，用于在所述第一构建模块基于通过所述里程计计算得到所述车辆的第一路程信息与通过所述惯性导航***计算得到所述车辆的第二路程信息构建所述里程计和所述惯性导航***之间的路程误差模型之前，构建地理坐标系e以及所述车辆相对地球的导航坐标系n；其中，所述地理坐标系为以地心为圆心、地心与经度为零的点的连线为x_e轴、地心与纬度为零的点的连线为y_e轴及地心与北极点连线为z_e轴的右手直角坐标系，所述导航坐标系n为以所述惯性导航***的形心为圆心、水平向东为x_n轴及水平向北为y_n轴的右手直角坐标系。

可选的，所述第一构建模块包括：第一计算单元，用于利用所述脉冲当量值和所述里程计的路程测量模型计算所述第一路程信息；第二计算单元，用于根据所述第一路程信息和所述脉冲当量值计算所述里程计对应的第一角速度信息；第一构建单元，用于利用所述第一角速度信息、地球自转角速度信息和所述车辆的角速度信息构建所述惯性导航***的位置姿态微分模型；第三计算单元，用于对所述位置姿态微分模型进行积分计算，得到所述第二路程信息；第四计算单元，用于通过计算所述第一路程信息和所述第二路程信息之间的差，生成所述路程误差模型。

可选的，所述第二计算单元包括：第一计算子单元，用于根据所述第一路程信息、所述脉冲当量值、所述采样周期、所述车辆的姿态四元数计算所述里程计对应的速度信息；第二计算子单元，用于利用所述速度信息、所述车辆对应的地理纬度信息、所述车辆对应的所述海拔高度信息、所述车辆对应的子午圈曲率半径及所述车辆对应的卯酉圈曲率半径，计算所述第一角速度信息。

可选的，所述第一构建单元包括：第一构建子单元，用于根据所述第一角度信息、地球自转角速度信息和所述车辆的角速度信息构建所述惯性导航***的姿态角微分模型；第二构建子单元，用于利用所述姿态角测量模型基于所述惯性导航***的加速度计输出及重力加速度构建所述惯性导航***的速度微分模型；第三构建子单元，用于根据所述惯性导航***的速度微分模型、所述车辆对应的地理纬度信息、所述车辆对应的所述海拔高度信息、所述车辆对应的子午圈曲率半径及所述车辆对应的卯酉圈曲率半径构建所述位置姿态微分模型。

可选的，所述第三计算单元包括：第三计算子单元，用于对所述位置姿态微分模型进行积分计算，得到所述车辆的位置信息，其中，所述位置信息包括维度信息、经度信息和高度信息；第四计算子单元，用于利用所述维度信息、经度信息和高度信息计算所述惯性导航***对应的第二路程信息。

可选的，所述标定模块包括：第二构建单元，用于采集多个采样时刻对应的多个脉冲当量误差值构建所述里程计的脉冲当量误差模型；其中，所述脉冲当量误差模型是由所述惯性导航***的加速度计零位误差和所述多个脉冲当量误差值构建的矩阵方程；处理单元，用于当所述车辆为非匀加速运动时，利用最小二乘法原理处理所述路程误差模型，得到所述里程计的脉冲当量误差值；标定单元，用于利用所述脉冲当量误差值对所述脉冲当量值进行标定。

第三方面，还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

第四方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项装置实施例中的步骤。

本发明实施例提供的里程计脉冲当量标定方法，应用于基于惯性导航***和里程计的定位***，该定位***包括车辆、部署在所述车辆上的惯性导航***以及部署在所述车辆的车轮上的里程计，在车辆行驶过程中，获取采样周期内里程计的脉冲数量；利用脉冲数量和车辆的车轮半径计算里程计的脉冲当量值；基于通过里程计计算得到的第一路程信息与通过惯性导航***计算得到的第二路程信息构建里程计和惯性导航***之间的路程误差模型；利用最小二乘法和路程误差模型对脉冲当量值进行标定，从而解决了相关技术中基于惯导里程计组合***定位车辆方案因无法对里程计当量进行标定，导致对车辆定位不准确的技术问题，不需要提前测量车辆行驶的路程，可应用在矿井或其他GPS无法覆盖到的地点，对具备编码器的行走机构进行空间坐标轨迹检测，准确度高；不需要行走机构严格按直线或折线行驶；给出的行走机构行驶过程设计规则，简单直观。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明实施例提供的一种里程计脉冲当量标定方法应用于计算机终端的硬件结构框图；

图2是根据本发明实施例提供的一种惯导里程计组合应用的示意图；

图3是根据本发明实施例提供的一种里程计脉冲当量标定方法的流程图；

图4是根据本发明实施例提供的一种里程计脉冲当量标定的坐标系示意图；

图5是根据本发明实施例提供的一种里程计脉冲当量标定装置的结构框图；

图6是根据本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，本发明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。应该理解这样使用在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明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”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。

为了解决相关技术存在的技术问题，在本实施例中提供了一种里程计脉冲当量标定方法。下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

本发明实施例所提供的方法实施例可以在移动终端、服务器、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在计算机终端上为例，图1是本发明实施例提供的一种里程计脉冲当量标定方法应用于计算机终端的硬件结构框图。如图1所示，计算机终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，可选地，上述计算机终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述计算机终端的结构造成限定。例如，计算机终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的里程计脉冲当量标定方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器，也可以包括易失性存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本案的一个应用场景中，图2是根据本发明实施例提供的一种惯导里程计组合应用的示意图，如图所2示，用于惯导里程计组合***的里程计当量标定方法，针对的***包括部署在掘进机、采煤机以及相关各类车身1上的惯导2、部署在车轮轴上3上的里程计4。

图3是根据本发明实施例提供的一种里程计脉冲当量标定方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：

步骤S302，获取采样周期内里程计的脉冲数量；

步骤S304，利用脉冲数量和车辆的车轮半径计算里程计对应的脉冲当量值；

步骤S306，基于通过里程计计算得到车辆的第一路程信息与通过惯性导航***计算得到车辆的第二路程信息构建里程计和惯性导航***之间的路程误差模型；

在上述步骤S306之前，构建地理坐标系e以及车辆相对地球的导航坐标系n；其中，地理坐标系为以地心为圆心、地心与经度为零的点的连线为x_e轴、地心与纬度为零的点的连线为y_e轴及地心与北极点连线为z_e轴的右手直角坐标系，导航坐标系n为以惯性导航***的形心为圆心、水平向东为x_n轴及水平向北为y_n轴的右手直角坐标系。

在本案的一个可选的实施例中，利用脉冲当量值和里程计的路程测量模型计算第一路程信息；根据第一路程信息和脉冲当量值计算里程计对应的第一角速度信息；利用第一角速度信息、地球自转角速度信息和车辆的角速度信息构建惯性导航***的位置姿态微分模型；对位置姿态微分模型进行积分计算，得到第二路程信息；通过计算第一路程信息和第二路程信息之间的差，生成路程误差模型。

进一步地，根据第一路程信息、脉冲当量值、采样周期、车辆的姿态四元数计算里程计对应的速度信息；利用速度信息、车辆对应的地理纬度信息、车辆对应的海拔高度信息、车辆对应的子午圈曲率半径及车辆对应的卯酉圈曲率半径，可计算第一角速度信息。

进一步地，根据第一角度信息、地球自转角速度信息和车辆的角速度信息构建惯性导航***的姿态角微分模型；利用姿态角测量模型基于惯性导航***的加速度计输出及重力加速度构建惯性导航***的速度微分模型；根据惯性导航***的速度微分模型、车辆对应的地理纬度信息、车辆对应的海拔高度信息、车辆对应的子午圈曲率半径及车辆对应的卯酉圈曲率半径，可构建位置姿态微分模型。

进一步地，对位置姿态微分模型进行积分计算，得到车辆的位置信息，其中，位置信息包括维度信息、经度信息和高度信息；利用维度信息、经度信息和高度信息，可计算惯性导航***对应的第二路程信息。

步骤S308，利用最小二乘法原理和路程误差模型对脉冲当量值进行标定。

在本案的一个可选的方案中，利用最小二乘法原理和路程误差模型对脉冲当量值进行标定包括：采集多个采样时刻对应的多个脉冲当量误差值构建里程计的脉冲当量误差模型；其中，脉冲当量误差模型是由惯性导航***的加速度计零位误差和多个脉冲当量误差值构建的矩阵方程；当车辆为非匀加速运动时，利用最小二乘法原理处理路程误差模型，得到里程计的脉冲当量误差值；利用脉冲当量误差值对脉冲当量值进行标定。

本发明实施例提供的里程计脉冲当量标定方法，应用于基于惯导和里程计的定位***，该定位***包括车辆、部署在车辆上的惯导以及部署在车辆的车轮上的里程计，在车辆行驶过程中，获取采样周期内里程计的脉冲数量；利用脉冲数量和车辆的车轮半径计算里程计的脉冲当量值；基于通过里程计计算得到的第一路程信息与通过惯导计算得到的第二路程信息构建里程计和惯导之间的路程误差模型；利用最小二乘法和路程误差模型对脉冲当量值进行标定，从而解决了相关技术中基于惯导里程计组合***定位车辆方案因无法对里程计当量进行标定，导致对车辆定位不准确的技术问题，不需要提前测量车辆行驶的路程，可应用在矿井或其他GPS无法覆盖到的地点，对具备编码器的行走机构进行空间坐标轨迹检测，准确度高；不需要行走机构严格按直线或折线行驶；给出的行走机构行驶过程设计规则，简单直观。

下面结合具体实施方式对本发明做进一步地说明：

如图2所示的用于惯导里程计组合***的里程计当量标定方法的定位***，本发明涉及的各坐标系之间的关系见图4，图4是根据本发明实施例提供的一种里程计脉冲当量标定的坐标系示意图，地球坐标系e与地球固连，车辆在地球上的经度、纬度和高度都是相对该坐标系定义的。地球坐标系e以地心为圆心，地心与经纬度都是零的点连线为x_e轴，地心与北极点连线为z_e轴，x_e、y_e和z_e构成右手直角坐标系。导航坐标系n的原点在惯导形心，x_n水平向东，y_n水平向北，z_n竖直指向天。惯导坐标系b与车体固连，x_b轴指向车身右侧，y_b轴指向车身前方，z_b轴指向车身上方，x_b、y_b和z_b构成右手直角坐标系。

里程计测量模型(即上述路程测量模型)为：

s＝k_od·N_od (1)

其中：s为里程计输出对应的路程(即上述第一路程信息)；k_od为里程计当量，即本发明需要标定的量；N_od为里程计输出的脉冲数量。

在本实施例中，静止状态下惯导***进行初始化，惯导初始化完毕后车辆加速度到80km/h，保持该速度行驶4分钟后减速到停止；接着，根据车轮半径设计值和里程计旋转一圈的脉冲数N_r粗略计算里程计当量/>为：

根据里程计粗略当量(即上述脉冲当量值)和里程计输出计算的里程计粗略路程信息(即上述第一路程信息)为：

根据里程计粗略当量和里程计输出计算的里程计粗略速度信息(即上述里程计对应的速度信息)为：

其中：为t_k-1到t_k时刻之间的平均速度在导航坐标系中的表示；/>和分别为/>在东、北和天向的速度分量；N_odk为t_k时刻里程计的累积脉冲数；N_odk-1为t_k-1时刻里程计的累积脉冲数；T_s为里程计数据的采样周期；Q为表示车辆姿态的四元数，由惯导解算给出；/>代表四元数乘法运算。

计算的目的在于计算车辆运动引起的导航系相对地理系的角速度/>(即上述第一角速度信息)，在惯导解算过程中利用/>代替方程中的/>以简化惯导误差方程。角速度/>的计算公式为：

式(5)中：L和h分别为地理纬度(即上述地理纬度信息)和海拔高度(即上述海拔高度信息)，由惯导解算给出；R_M和R_N分别为子午圈曲率半径和卯酉圈曲率半径，根据L和h计算。

标定过程中，惯导的姿态微分方程(即上述惯导的姿态微分模型)为：

式中：为地球自转角速度，根据经纬度计算；/>为车辆角速度，由惯导测量。

标定过程中，惯导的速度微分方程(即上述惯导的微分模型)为：

式(7)中：f^b为惯导中加速度计的输出；gⁿ为当地重力加速度，根据经纬度计算。

标定过程中，惯导的位置姿态微分方程(即上述惯导的位置姿态微分模型)为：

式(8)中，v_E、v_N、v_U为Vⁿ的三个分量。

进一步地，采用数值方法进行积分，得到含误差的纬度经度/>和高度/>

根据惯导定位结果计算的t_k时刻的路程信息为(即上述第二路程信息)：

第二路程信息除包含真实的路程信息外，还包含误差。由于试验尺寸时间较短，一般5分钟左右，对于高精度陀螺来说，其对路程的影响较小，所以将其忽略，只考虑纵向加速度计零位误差和当量误差δk_a的影响，则惯导的路程信息/>如下：

里程计的路程信息的组成为：

其中：

进一步地，计算路程误差模型，得到：

其中，里程计当量误差δk_od(即上述路程误差模型)和加速度计当量误差δk_a对δs的影响是相同的。因此，不可能根据δs分别计算出δk_od和δk_a。δk_od的标定精度要求一般为0.001左右，而惯导中加速度计当量误差δk_a不超过0.0001。所以，可忽略δk_a对δs的影响，即，

其中，δs(k)为里程计和惯导给出的路程之间的差异，为加速度计零位误差，t_k为时间，δk_od为里程计当量误差，s(k)为真实路程。

因此，只要车辆不始终做匀加速运动，就能够根据不同时刻的δs计算出和δk_od，分析如下：假设车辆以加速度a做匀加速运动，则真实路程为：

因此，结合真实路程，里程计和惯导给出的路程之间的差异表示为：

在车辆费匀加速情况下，δk_od和对δs(k)的影响都是时间的二次方关系。因此，根据序列δs(1)、δs(2)…δs(k)无法计算出δk_od。

实际标定过程中，车辆总是从静止开始加速，然后将速度保持在一定范围内运动一段时间，最后再减速到停止，这种运动过程可避免匀加速运动造成δk_od无法估计的问题。

可选地，可以用里程计测得的路程近似代替s(k)真实路程，由此引起的误差为可忽略的二阶小量，即，

标定过程中构建矩阵方程，得到：

Z＝HX (17)

其中：

车辆不是匀加速运动时，就不是时间的二次函数，则矩阵H的第一列就不会与第二列相关，矩阵H的秩等于2，所以采用最小二乘法就能得到：

X＝(H^TH)^-1H^TZ (18)

X的第二个分量就是里程计当量误差δk_od(即上述脉冲当量误差值)，利用δk_od对里程计粗略当量进行修正得标定结果：

通过上述实施步骤，本发明实施例提供用于惯导里程计组合导航***的里程计当量标定方法，采用最小二乘拟合惯导和里程计给出的路程信息实现里程计当量标定；不需要提前测量车辆行驶的路程，应用在矿井或其他GPS无法覆盖到的地点，对具备编码器的行走机构进行空间坐标轨迹检测；不需要行走机构严格按直线或折线行驶；应用的行走机构行驶过程设计规则，简单直观。

基于上文各个实施例提供的里程计脉冲当量标定方法，基于同一发明构思，在本实施例中还提供了一种里程计脉冲当量标定装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图5是根据本发明实施例提供的一种里程计脉冲当量标定装置的结构框图，如图5所示，该装置应用于定位***，定位***包括车辆、部署在车辆上的惯性导航***以及部署在车辆的车轮上的里程计，该装置包括：获取模块50，用于获取采样周期内里程计的脉冲数量；计算模块52，连接至上述获取模块50，用于利用脉冲数量和车辆的车轮半径计算里程计对应的脉冲当量值；第一构建模块54，连接至上述计算模块52，用于基于通过里程计计算得到的第一路程信息与通过惯性导航***计算得到的第二路程信息构建里程计和惯性导航***之间的路程误差模型；标定模块56，连接至上述第一构建模块54，用于利用最小二乘法原理和路程误差模型对脉冲当量值进行标定。

可选的，上述装置还包括：第二构建模块，用于在第一构建模块基于通过里程计计算得到车辆的第一路程信息与通过惯性导航***计算得到车辆的第二路程信息构建里程计和惯性导航***之间的路程误差模型之前，构建地理坐标系e以及车辆相对地球的导航坐标系n；其中，地理坐标系为以地心为圆心、地心与经度为零的点的连线为x_e轴、地心与纬度为零的点的连线为y_e轴及地心与北极点连线为z_e轴的右手直角坐标系，导航坐标系n为以惯性导航***的形心为圆心、水平向东为x_n轴及水平向北为y_n轴的右手直角坐标系。

可选的，第一构建模块54包括：第一计算单元，用于利用脉冲当量值和里程计的路程测量模型计算第一路程信息；第二计算单元，用于根据第一路程信息和脉冲当量值计算里程计对应的第一角速度信息；第一构建单元，用于利用第一角速度信息、地球自转角速度信息和车辆的角速度信息构建惯性导航***的位置姿态微分模型；第三计算单元，用于对位置姿态微分模型进行积分计算，得到第二路程信息；第四计算单元，用于通过计算第一路程信息和第二路程信息之间的差，生成路程误差模型。

可选的，第二计算单元包括：第一计算子单元，用于根据第一路程信息、脉冲当量值、采样周期、车辆的姿态四元数计算里程计对应的速度信息；第二计算子单元，用于利用速度信息、车辆对应的地理纬度信息、车辆对应的海拔高度信息、车辆对应的子午圈曲率半径及车辆对应的卯酉圈曲率半径，计算第一角速度信息。

可选的，第一构建单元包括：第一构建子单元，用于根据第一角度信息、地球自转角速度信息和车辆的角速度信息构建惯性导航***的姿态角微分模型；第二构建子单元，用于利用姿态角测量模型基于惯性导航***的加速度计输出及重力加速度构建惯性导航***的速度微分模型；第三构建子单元，用于根据惯性导航***的速度微分模型、车辆对应的地理纬度信息、车辆对应的海拔高度信息、车辆对应的子午圈曲率半径及车辆对应的卯酉圈曲率半径构建位置姿态微分模型。

可选的，第三计算单元包括：第三计算子单元，用于对位置姿态微分模型进行积分计算，得到车辆的位置信息，其中，位置信息包括维度信息、经度信息和高度信息；第四计算子单元，用于利用维度信息、经度信息和高度信息计算惯性导航***对应的第二路程信息。

可选的，标定模块56包括：第二构建单元，用于采集多个采样时刻对应的多个脉冲当量误差值构建里程计的脉冲当量误差模型；其中，脉冲当量误差模型是由惯性导航***的加速度计零位误差和多个脉冲当量误差值构建的矩阵方程；处理单元，用于当车辆为非匀加速运动时，利用最小二乘法原理处理路程误差模型，得到里程计的脉冲当量误差值；标定单元，用于利用脉冲当量误差值对脉冲当量值进行标定。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

S1，获取采样周期内所述里程计的脉冲数量；

S2，利用所述脉冲数量和所述车辆的车轮半径计算所述里程计对应的脉冲当量值；

S3，基于通过所述里程计计算得到所述车辆的第一路程信息与通过所述惯性导航***计算得到所述车辆的第二路程信息构建所述里程计和所述惯性导航***之间的路程误差模型；

S4，利用最小二乘法原理和所述路程误差模型对所述脉冲当量值进行标定。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

基于上述图3所示方法和图5所示装置的实施例，为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种电子设备，如图6所示，包括存储器62和处理器61，其中存储器62和处理器61均设置在总线63上存储器62存储有计算机程序，处理器61执行计算机程序时实现图3所示的里程计脉冲当量标定方法。

基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个存储器(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台电子设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施场景所述的方法。

可选地，该设备还可以连接用户接口、网络接口、摄像头、射频(Radio Frequency，RF)电路，传感器、音频电路、WI-FI模块等等。用户接口可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)等，可选用户接口还可以包括USB接口、读卡器接口等。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如蓝牙接口、WI-FI接口)等。

本领域技术人员可以理解，本实施例提供的一种电子设备的结构并不构成对该实体设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种里程计脉冲当量标定方法，其特征在于，应用于定位***，所述定位***包括车辆、部署在所述车辆上的惯性导航***以及部署在所述车辆的车轮上的里程计，所述里程计脉冲当量标定方法包括：

获取采样周期内所述里程计的脉冲数量；

利用所述脉冲数量和所述车辆的车轮半径计算所述里程计对应的脉冲当量值；

基于通过所述里程计计算得到所述车辆的第一路程信息与通过所述惯性导航***计算得到所述车辆的第二路程信息构建所述里程计和所述惯性导航***之间的路程误差模型；

利用最小二乘法原理和所述路程误差模型对所述脉冲当量值进行标定；

其中，所述基于通过所述里程计计算得到所述车辆的第一路程信息与通过所述惯性导航***计算得到所述车辆的第二路程信息构建所述里程计和所述惯性导航***之间的路程误差模型包括：

利用所述脉冲当量值和所述里程计的路程测量模型计算所述第一路程信息；

根据所述第一路程信息和所述脉冲当量值计算所述里程计对应的第一角速度信息；

利用所述第一角速度信息、地球自转角速度信息和所述车辆的角速度信息构建所述惯性导航***的位置姿态微分模型；

对所述位置姿态微分模型进行积分计算，得到所述第二路程信息；

通过计算所述第一路程信息和所述第二路程信息之间的差，生成所述路程误差模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于通过所述里程计计算得到所述车辆的第一路程信息与通过所述惯性导航***计算得到所述车辆的第二路程信息构建所述里程计和所述惯性导航***之间的路程误差模型之前，所述方法还包括：

构建地理坐标系e以及所述车辆相对地球的导航坐标系n；

其中，所述地理坐标系为以地心为圆心、地心与经度为零的点的连线为x_e轴、地心与纬度为零的点的连线为y_e轴及地心与北极点连线为z_e轴的右手直角坐标系，所述导航坐标系n为以所述惯性导航***的形心为圆心、水平向东为x_n轴及水平向北为y_n轴的右手直角坐标系。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一路程信息和所述脉冲当量值计算所述里程计对应的第一角速度信息包括：

根据所述第一路程信息、所述脉冲当量值、所述采样周期、所述车辆的姿态四元数计算所述里程计对应的速度信息；

利用所述速度信息、所述车辆对应的地理纬度信息、所述车辆对应的海拔高度信息、所述车辆对应的子午圈曲率半径及所述车辆对应的卯酉圈曲率半径，计算所述第一角速度信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一角速度信息、地球自转角速度信息和所述车辆的角速度信息构建所述惯性导航***的位置姿态微分模型包括：

根据所述第一角速度信息、地球自转角速度信息和所述车辆的角速度信息构建所述惯性导航***的姿态角微分模型；

利用所述姿态角测量模型基于所述惯性导航***的加速度计输出及重力加速度构建所述惯性导航***的速度微分模型；

根据所述惯性导航***的速度微分模型、所述车辆对应的地理纬度信息、所述车辆对应的所述海拔高度信息、所述车辆对应的子午圈曲率半径及所述车辆对应的卯酉圈曲率半径构建所述位置姿态微分模型。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述位置姿态微分模型进行积分计算，得到所述第二路程信息包括：

对所述位置姿态微分模型进行积分计算，得到所述车辆的位置信息，其中，所述位置信息包括维度信息、经度信息和高度信息；

利用所述维度信息、经度信息和高度信息计算所述惯性导航***对应的第二路程信息。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述利用最小二乘法原理和所述路程误差模型对所述脉冲当量值进行标定包括：

采集多个采样时刻对应的多个脉冲当量误差值构建所述里程计的脉冲当量误差模型；其中，所述脉冲当量误差模型是由所述惯性导航***的加速度计零位误差和所述多个脉冲当量误差值构建的矩阵方程；

当所述车辆为非匀加速运动时，利用最小二乘法原理处理所述路程误差模型，得到所述里程计的脉冲当量误差值；

利用所述脉冲当量误差值对所述脉冲当量值进行标定。

7.一种里程计脉冲当量标定装置，其特征在于，应用于定位***，所述定位***包括车辆、部署在所述车辆上的惯性导航***以及部署在所述车辆的车轮上的里程计，所述装置包括：

获取模块，用于获取采样周期内所述里程计的脉冲数量；

计算模块，用于利用所述脉冲数量和所述车辆的车轮半径计算所述里程计对应的脉冲当量值；

第一构建模块，用于基于通过所述里程计计算得到的第一路程信息与通过所述惯性导航***计算得到的第二路程信息构建所述里程计和所述惯性导航***之间的路程误差模型；

标定模块，用于利用最小二乘法原理和所述路程误差模型对所述脉冲当量值进行标定；

其中，所述第一构建模块包括：第一计算单元，用于利用所述脉冲当量值和所述里程计的路程测量模型计算所述第一路程信息；第二计算单元，用于根据所述第一路程信息和所述脉冲当量值计算所述里程计对应的第一角速度信息；第一构建单元，用于利用所述第一角速度信息、地球自转角速度信息和所述车辆的角速度信息构建所述惯性导航***的位置姿态微分模型；第三计算单元，用于对所述位置姿态微分模型进行积分计算，得到所述第二路程信息；第四计算单元，用于通过计算所述第一路程信息和所述第二路程信息之间的差，生成所述路程误差模型。

8.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。

9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。