CN117928569A - 一种基于车载组合导航安装角实时计算方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车载导航技术领域，公开了一种基于车载组合导航安装角实时计算方法及存储介质，判断双天线航向以及惯导姿态是否为可用状态；如均为可用状态，实时获取双天线航向角和惯导姿态信息，依此计算双天线与惯导姿态安装偏差角；对安装偏差角进行实时滑动滤波，获取滤波后的安装偏差角以及安装偏差角方差；重复上述步骤直至安装偏差角方差满足预设阈值，得到最优加权安装偏差角参数；使用最优加权安装偏差角参数，将双天线姿态转换至与惯导轴系一致方向；通过数据异常检核与滑动滤波，提升实时预估精度与收敛速度，通过实时最优加权处理，实现对预估安装角的检核，解决预估参数异常影响组合定位精度问题，能够快速预估出任意安装偏差角参数。
Description
技术领域
本发明涉及车载导航技术领域，具体涉及一种基于车载组合导航安装角实时计算方法及存储介质。
背景技术
随着自动驾驶等相关领域的蓬勃发展，车辆对高精度定位信息需求迫切。目前多传感器组合导航技术广泛应用于车载场景。全球定位***（Global Navigation SatelliteSystem, GNSS）可提供全天候高精度绝对定位服务，但其易受环境干扰。惯性测量单元（Inertial Measurement Unit, IMU）可高频输出加速度与角速度信息，通过计算可获取定位信息，其不易受外界环境干扰，但受限于器件精度。当长时间无法得到修正时，定位精度发散严重。GNSS/IMU多传感器组合可实现各***间的优势互补，能够为车辆提供高精度的组合定位信息。在进行组合解算时，由于GNSS、IMU各***提供信息的坐标系存在差异，为降低误差传播，需考虑各***安装偏差角。如果不考虑安装偏差角，可能会因不准确的信息使用导致误差积累，进而导致定位不准确。同时，不同车辆的传感器安装位置存在差异，因此需要根据具体的车辆来预估安装偏差角，以确保组合导航***在各类型车辆上均可获取高精度定位信息。
GNSS双天线能够测量载体航向信息可用于辅助惯性导航航向。现阶段组合产品要求GNSS双天线左右安装或前后安装，当左右安装时初始安装偏差角为90°或270°，当前后安装时初始安装偏差角为0°或180°。由于车辆位置以及安装工艺限制可能导致双天线不能严格按规定安装，如果不考虑双天线安装偏差角而直接使用双天线航向信息可能无法准确辅助惯导航向，错误辅助甚至会引起组合导航精度异常。目前组合导航产品大多采用独立安装角预估模式，车辆在开阔环境下进行跑车预估相关安装偏差参数，安装角预估成功后将参数写入存储，后续不再进行安装参数预估。当安装参数预估异常时，后续使用错误的参数导致组合定位异常，同时不利于批量产品应用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于车载组合导航安装角实时计算方法及存储介质。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于车载组合导航安装角实时计算方法，包括以下步骤：
判断双天线航向以及惯导姿态是否为可用状态；
如均为可用状态，实时获取双天线航向角和惯导姿态信息，并依此计算双天线与惯导姿态安装偏差角；
对安装偏差角进行实时滑动滤波，并获取滤波后的安装偏差角以及安装偏差角方差；
重复上述步骤直至安装偏差角方差满足预设阈值，从而得到最优加权安装偏差角参数；
使用最优加权安装偏差角参数，将双天线姿态转换至与惯导轴系一致方向。
在本发明中，优选的，还包括对偏差角核验步骤：
配置初始安装偏差角及其方差/>参数；
获取实时的安装偏差角和安装偏差角方差；
对初始安装偏差角、方差/>参数与实时的安装偏差角和安装偏差角方差进行加权处理，获取最优安装偏差角/>和最优方差/>；
依据最优安装偏差角和最优方差/>将双天线航向角转换至惯导坐标系中。
在本发明中，优选的，还包括准备步骤：通过flash单元获取初始安装偏差角相关参数，对初安装偏差角相关参数进行检核，当检核通过时，配置初始安装偏差角及其方差/>参数。检核不通过，将初始安装偏差角参数/>及其方差/>设置为零值。
在本发明中，优选的，判断双天线航向以及惯导姿态是否为可用状态具体包括步骤：实时获取双天线观测值信息，对双天线观测值进行检核，当双天线定向状态为固定状态，且双天线航向标准差小于其航向可用阈值时，判定双天线航向为可用状态；实时获取惯导姿态信息，对惯导姿态进行检核，当惯导解状态为固定状态，且惯导航向标准差小于其航向可用阈值时，判定惯导姿态为可用状态。
在本发明中，优选的，实时获取双天线航向角，并构建第一方向余弦矩阵。
在本发明中，优选的，通过实时获取的惯导姿态信息，所述惯导姿态信息包括俯仰角，横滚角/>，航向角/>，构建方向余弦矩阵/>，并构建第二方向余弦矩阵。
在本发明中，优选的，依据所述第一方向余弦矩阵和第二方向余弦矩阵计算单历元内双天线与惯导安装偏差角方向余弦矩阵，并通过所述偏差角方向余弦矩阵计算双天线与惯导安装偏差角，以及双天线安装偏差角方差。
在本发明中，优选的，对安装偏差角进行实时均值滤波，并获取滤波后的安装偏差角与对应的安装偏差角方差，判断滤波后的安装偏差角方差是否满足预设阈值，如不满足则重复进行获取、计算以及均值滤波过程，直至安装偏差角方差满足预设阈值。
在本发明中，优选的，将满足预设阈值对应的安装偏差角、安装偏差角方差与初始的安装偏差角和安装偏差角方差进行加权处理，从而得到最终安装偏差角及方差，存入flash单元内。
一种存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述的一种基于车载组合导航安装角实时计算方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的方法实现任意安装方式的安装偏差角运算预估。通过数据异常检核与滑动滤波，提升实时预估精度与收敛速度，通过实时最优加权处理，实现对预估安装角的检核，解决预估参数异常影响组合定位精度问题，能够快速预估出任意安装偏差角参数。
附图说明
图1为本发明所述的一种基于车载组合导航安装角实时计算方法的整体***总体流程图。
图2为本发明所述的一种基于车载组合导航安装角实时计算方法的流程示意图。
图3为本发明所述的一种基于车载组合导航安装角实时计算方法的偏差角核验的流程示意图。
图4为采用本发明所述的方法进行实时预估安装偏差角效果示意图。
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做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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请同时参见图1至图3，本发明一较佳实施方式提供一种基于车载组合导航安装角实时计算方法，如图1所示，设备上电后，通过从flash单元读取初始安装偏差角及其方差参数，在本次安装角获取完成后，进行加权处理，获得最优安装参数，将该组参数写入flash单元保存，如此迭代处理，可使安装参数更加准确，避免由于单次估算误差引起GNSS双天线观测值转换错误。具体步骤如下：
步骤一，车载设备上电运行，通过flash单元获取初始安装偏差角相关参数，对初安装偏差角相关参数进行检核，如flash单元存储有上一次运行过后得到的最优值时，检核通过时，配置初始安装偏差角及其方差/>参数为该最优值。如无存储，第一次运行，则检核不通过，将初始安装偏差角/>及其方差/>参数配置为零值。
步骤二，从实时数据流中获取GNSS双天线观测值信息，对GNSS双天线观测值进行检核，如双天线定向状态为固定状态，且双天线航向标准差小于其航向可用阈值，在一具体实施例中阈值设置为0.30，判定GNSS双天线航向为可用状态。接着实时获取惯导姿态信息，对惯导姿态进行检核，惯导姿态状态为固定状态，且惯导航向标准差小于其航向可用阈值，在一具体实施例中阈值设置为0.30，判定惯导姿态为可用状态。
步骤三，通过实时获取的GNSS双天线航向角构建方向余弦矩阵/>，具体计算公式如下：
步骤四，通过实时获取的惯导姿态信息，惯导姿态信息包括俯仰角，横滚角，航向角/>，构建方向余弦矩阵/>，具体计算公式如下。
步骤五，计算单历元GNSS双天线与惯导安装偏差角方向余弦矩阵/>。
通过安装偏差角方向余弦矩阵计算GNSS双天线与惯导安装偏差角/>：
通过双天线标准差与惯导标准差/>计算双天线预估安装偏差角方差。
步骤六，对步骤五中计算的安装偏差角进行实时均值滤波，计算滤波后的安装偏差角/>与安装偏差角方差/>。
，
其中n为均值滤波窗口，在一实施例中具体的可采用10s均值。
步骤七，参见图2，对安装偏差角方差进行判断，当不满足阈值时，在一具体实施例中阈值设置为0.15，重复步骤二至步骤六，当满足设置阈值后，GNSS双天线与惯导安装偏差角/>计算完成。
步骤八，参见图3，使用本次实时计算的安装偏差角及其方差/>与初始安装偏差角/>及其方差/>参数进行加权处理，获取最终的最优安装偏差角/>与。
步骤九，将最优加权安装偏差角参数及其方差/>存入flash单元中。
步骤十，使用安装偏差角最优加权参数，将GNSS双天线姿态转换至与惯导轴系一致方向，获取惯导系下的GNSS双天线航向信息。
请参见图4所示，从车载设备上电运行，通过数据核验直至实时运算完成约300s（379500s-379800s），能够快速运算预估出任意安装偏差角参数。
在本发明的另一些优选实施方式中，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述实施例中所述方法的步骤。
所述功能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，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的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、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (10)
1.一种基于车载组合导航安装角实时计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
判断双天线航向以及惯导姿态是否为可用状态；
如均为可用状态，实时获取双天线航向角和惯导姿态信息，并依此计算双天线与惯导姿态安装偏差角；
对安装偏差角进行实时滑动滤波，并获取滤波后的安装偏差角以及安装偏差角方差；
重复上述步骤直至安装偏差角方差满足预设阈值，从而得到最优加权安装偏差角参数；
使用最优加权安装偏差角参数，将双天线姿态转换至与惯导轴系一致方向。
2.根据权利要求1所述的一种基于车载组合导航安装角实时计算方法，其特征在于，还包括对偏差角核验步骤：
配置初始安装偏差角及其方差参数；
获取实时的安装偏差角和安装偏差角方差；
对初始安装偏差角、方差参数与实时的安装偏差角和安装偏差角方差进行加权处理，获取最优安装偏差角和最优方差/>；
依据最优安装偏差角和最优方差/>将双天线航向角转换至惯导坐标系中。
3.根据权利要求2所述的一种基于车载组合导航安装角实时计算方法，其特征在于，还包括准备步骤：通过flash单元获取初始安装偏差角相关参数，对初安装偏差角相关参数进行检核，当检核通过时，配置初始安装偏差角及其方差/>参数，检核不通过，将初始安装偏差角参数/>及其方差/>设置为零值。
4.根据权利要求1所述的一种基于车载组合导航安装角实时计算方法，其特征在于，判断双天线航向以及惯导姿态是否为可用状态具体包括步骤：实时获取双天线观测值信息，对双天线观测值进行检核，当双天线定向状态为固定状态，且双天线航向标准差小于其航向可用阈值时，判定双天线航向为可用状态；
实时获取惯导姿态信息，对惯导姿态进行检核，当惯导解状态为固定状态，且惯导航向标准差小于其航向可用阈值时，判定惯导姿态为可用状态。
5.根据权利要求4所述的一种基于车载组合导航安装角实时计算方法，其特征在于，实时获取双天线航向角，并构建第一方向余弦矩阵。
6.根据权利要求5所述的一种基于车载组合导航安装角实时计算方法，其特征在于，通过实时获取的惯导姿态信息，所述惯导姿态信息包括俯仰角，横滚角/>，航向角/>，构建方向余弦矩阵/>，并构建第二方向余弦矩阵。
7.根据权利要求6所述的一种基于车载组合导航安装角实时计算方法，其特征在于，依据所述第一方向余弦矩阵和第二方向余弦矩阵计算单历元内双天线与惯导安装偏差角方向余弦矩阵，并通过所述偏差角方向余弦矩阵计算双天线与惯导安装偏差角，以及双天线安装偏差角方差。
8.根据权利要求7所述的一种基于车载组合导航安装角实时计算方法，其特征在于，对安装偏差角进行实时均值滤波，并获取滤波后的安装偏差角与对应的安装偏差角方差，判断滤波后的安装偏差角方差是否满足预设阈值，如不满足则重复进行获取、计算以及均值滤波过程，直至安装偏差角方差满足预设阈值。
9.根据权利要求8所述的一种基于车载组合导航安装角实时计算方法，其特征在于，将满足预设阈值对应的安装偏差角、安装偏差角方差与初始的安装偏差角和安装偏差角方差进行加权处理，从而得到最终安装偏差角及方差，存入flash单元内。
10.一种存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述权利要求1-9任意一项所述的一种基于车载组合导航安装角实时计算方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |