用于校准装备于车辆的陀螺仪的方法技术

公开一种用于校准装备于车辆(1)的陀螺仪(11)的方法，该方法的特征在于，其包括以下步骤：(a)获得步骤，使用陀螺仪(11)获得车辆(1)的测量角速度，以及使用用于测量至少一个表示车辆(1)的角速度的量的装置(20)，获得所述至少一个表示车辆(1)的角速度的量的测量值；(b)确定步骤，使用数据处理装置(21)确定至少一个用于校准陀螺仪(11)的参数的值，以使车辆(1)的第一估计角速度和车辆(1)的第二估计角速度之间的间隙最小化，其中车辆(1)的第一估计角速度是测量角速度和陀螺仪(11)的校准参数的函数，以及车辆(1)的第二估计角速度是所述至少一个表示车辆(1)的角速度的量的测量值的函数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于校准装备于车辆的陀螺仪的方法
本专利技术涉及没有GNSS的导航领域。更具体地，本专利技术涉及一种用于校准装备于配备有里程计的车辆的陀螺仪的方法。
技术介绍
如今，通过GNSS(全球导航卫星系统,例如GPS)或使用通信网络(使用发射器终端的三角测量、Wi-Fi网络或其他)来跟踪车辆位置是很常见的。这些方法被证明是非常有限的，因为它们在室内、隧道中或离发射器太远的地方不起作用，并且被证明依赖于外部技术，例如用于GNSS的卫星，这些卫星可能是不可用的，甚至是自动加扰的。或者，“自动”方法也已知用于在任何环境中使用惯性或磁惯性单元跟踪车辆的相对位移。相对位移是指车辆在空间中相对于一个点和初始化时给定的固定的轨迹。除了轨迹之外，这些方法还可以获得车辆相对于相同初始固定的方向。惯性单元至少由三个加速度计和三个三轴布置的陀螺仪组成。通常，陀螺仪“保持”固定，其中加速度计测量值的双时间积分使得估计运动成为可能。众所周知，为了能够使用常规惯性导航方法，例如在诸如战斗机或客机，潜艇，轮船等的重型应用中实现的惯性导航方法，必须使用非常高精度的传感器。事实上，仅仅加速度测量的双时间积分意味着恒定的加速度误差产生位置误差，该位置误差以正比于时间平方的方式增加。里程计是一种替代技术，它可以通过对车轮位移的单独测量来估计轮式移动车辆的位置。传统上，参照图1，里程计用于测量曲线横坐标和两个车轮(例如左后车轮和右后车轮)的旋转频率，由此推导出相应的各自的速度(作为车轮直径的函数)vL和vR，并且通过“差分里程计”获得“总”速度v(即连接两个车轮10a、10b的车轴的中心的速度)和车辆的角速度ω，通过以下等式：其中d为车轮之间的距离。差分里程计提供了满意的结果，专利US8965691例如提出了一种在n个车轮上的通用版本，用于跟踪车辆的运动，作为在低速小位移期间(不能被GNSS正确检测到)，例如在停车时的操纵期间，GNSS或惯性单元的替代。然而，差分里程计被证明很容易引入误差，不能单独用作GNSS的完全替代品。事实上，为了使其可靠，必须不能有一点打滑，两个车轮被认为是完全平行的，并且诸如车轮之间的距离或它们的直径之类的参数是恒定的并且是精确已知的。此外，在低速时，里程计计数“顶部”(见下文)的速度结果会失去精度，这将使差分里程计得出的角速度结果更加恶化。此外，差分里程计给出了相对于车辆而不是道路围绕垂直轴的角速度。仅这一点就能计算出方位角，前提是道路是水平的。因此，有人建议与里程计结合使用陀螺仪，或者甚至完整的惯性单元。第一种方法是使用陀螺仪/惯性单元(或另一个参考)来校准里程计。在这方面，专利申请US2012/0022780是众所周知的，其讨论了具有误差模型的里程计的缺陷。事实证明，这种方法很麻烦并且只能部分解决问题。或者，US2009/0265054提出使用陀螺仪来确定方位角，并且使用差分里程计(以及其他信号，例如方向盘的角度)来识别沿着直线的轨迹，以便使陀螺仪偏转。根据上面给出的等式，这种方法对应于去看是否vR＝vL(或者，在实践中，如果它们的差低于给定的阈值)。在vR≠vL的情况下对于非零角速度(或超过给定的阈值以识别沿直线的轨迹)的情况，US2009/0265054的方法没有提供任何定量处理，也不使用里程计速度。这种方法简单而有效，但被证明是限制性的，因为它依赖于直线。此外，在实践中，轨迹在直线上是不够的，还必须不能够太强地加速，没有加速的直线只能识别陀螺仪的偏差，而不能识别比例因子。希望获得一种新颖的方法用来校准车辆的陀螺仪，以便估计车辆的运动，这种方法能够获得高质量的结果，并且不受限制。
技术实现思路
因此，根据第一方面，本专利技术涉及一种用于校准装备于车辆的陀螺仪的方法，该方法的特征在于，其包括以下步骤：(a)获得步骤，通过陀螺仪获得车辆的测量角速度，以及通过用于测量至少一个表示车辆的角速度的量的装置，获得所述至少一个表示车辆的角速度的量的测量值；(b)确定步骤，通过数据处理装置确定至少一个用于校准陀螺仪的参数的值，以使车辆的第一估计角速度和车辆的第二估计角速度之间的差最小化，车辆的第一估计角速度是测量角速度和用于校准陀螺仪的参数的函数，以及车辆的第二估计角速度是所述至少一个表示车辆的角速度的量的测量值的函数。根据其他有利且非限制性的特征：车辆的第一估计角速度与通过模型测量的角速度相关联，其中D和b是用于校准陀螺仪的参数；步骤(b)包括实施递归滤波或优化；测量装置包括至少两个里程计(20a，20b)，或者方向盘角度传感器；测量装置包括至少两个里程计，车辆具有至少两个装有里程计的车轮，所述表示车辆的角速度的量是所述车轮的速度，并且所述车辆的第二估计角速度是车轮的测量速度和校准里程计的参数的函数；步骤(b)还包括确定至少一个用于校准里程计的参数的值；车辆的两个后车轮设有里程计，车辆的第二估计角速度通过公式分别与左后车轮和右后车轮的测量速度vL，vR相关联，其中，αR，αL和d是用于校准里程计的参数；校准参数D和d是预定的，步骤(b)包括确定校准参数b，αR和αL；步骤(b)包括最小化该方法包括步骤(c),估计表示校准参数的误差的参数；所述表示校准参数的误差的参数是为校准参数的确定值而计算的所述第一和第二估计角速度的函数；所述表示校准参数的误差的参数是给定时间间隔内的平均值；步骤(c)包括，如果所述表示校准参数的误差的参数低于预定阈值，则实际校准陀螺仪，以及如果合适用于作为校准参数的确定值的函数测量至少一个表示车辆的角速度的量的装置；该方法包括步骤(d)，该步骤由数据处理装置根据车辆的测量角速度和/或所述车轮的测量速度的函数来估计所述车辆的运动，并且估计校准参数的值，其中在步骤(d)中，根据车辆的测量角速度和校准参数值的函数，唯一地估计车辆的方向，并且所述车轮的测量速度用于估计车辆的总体速度。根据第二方面，一种轮式车辆，包括：陀螺仪，其被构造为获得所述车辆的测量角速度，用于测量至少一个表示车辆的角速度的量的装置，并被构造为获得所述至少一个表示车辆的角速度的量的测量值，该车辆的特征在于，其还包括数据处理装置，其被构造为确定至少一个用于校准陀螺仪的参数的值，以使车辆的第一估计角速度和车辆的第二估计角速度之间的差最小化，车辆的第一估计角速度是测量角速度和用于校准陀螺仪的参数的函数，以及车辆的第二估计角速度是所述至少一个表示车辆的角速度的量的测量值的函数。根据第三和第四方面，提出一种计算机程序产品，包括用于执行根据本专利技术第一方面的用于校准陀螺仪的方法的代码指令；和一种可由计算机设备读取的存储装置，在该存储装置上，计算机程序产品包括用于执行根据提出的校准陀螺仪的第一方面的方法的代码指令。附图说明通过阅读下面对优选实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于校准装备于车辆(1)的陀螺仪(11)的方法，该方法的特征在于，其包括以下步骤：/n(a)获得步骤，/n通过陀螺仪(11)获得车辆(1)的测量角速度，以及/n通过用于测量至少一个表示车辆(1)的角速度的量的装置(20)，获得所述至少一个表示车辆(1)的角速度的量的测量值；/n(b)确定步骤，由数据处理装置(21)确定至少一个用于校准陀螺仪(11)的参数的值，以使车辆(1)的第一估计角速度和车辆(1)的第二估计角速度之间的差最小化，/n车辆(1)的第一估计角速度是测量角速度和用于校准陀螺仪(11)的参数的函数，以及/n车辆(1)的第二估计角速度是所述至少一个表示车辆(1)的角速度的量的测量值的函数；/n(c)估计步骤，估计表示校准参数的误差的参数。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180315 FR 18522301.一种用于校准装备于车辆(1)的陀螺仪(11)的方法，该方法的特征在于，其包括以下步骤：
(a)获得步骤，
通过陀螺仪(11)获得车辆(1)的测量角速度，以及
通过用于测量至少一个表示车辆(1)的角速度的量的装置(20)，获得所述至少一个表示车辆(1)的角速度的量的测量值；
(b)确定步骤，由数据处理装置(21)确定至少一个用于校准陀螺仪(11)的参数的值，以使车辆(1)的第一估计角速度和车辆(1)的第二估计角速度之间的差最小化，
车辆(1)的第一估计角速度是测量角速度和用于校准陀螺仪(11)的参数的函数，以及
车辆(1)的第二估计角速度是所述至少一个表示车辆(1)的角速度的量的测量值的函数；
(c)估计步骤，估计表示校准参数的误差的参数。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述车辆(1)的第一估计角速度与通过模型测量的角速度相关联，其中，D和b是用于校准陀螺仪(11)的参数。


3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中步骤(b)包括实施递归滤波或优化。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述测量装置(20)包括至少两个里程计(20a，20b)，或者方向盘角度传感器。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述测量装置(20)包括至少两个里程计(20a，20b)，车辆(1)具有至少两个配备有里程计(20a，20b)的车轮(10a，10b)，所述表示车辆(1)的角速度的量是所述车轮(10a，10b)的速度，并且所述车辆(1)的第二估计角速度是车轮(10a，10b)的测量速度和用于校准里程计(20a，20b)的参数的函数。


6.根据权利要求5所述的方法，其中步骤(b)还包括确定至少一个用于校准里程计(20a，20b)的参数的值。


7.根据权利要求5和6中任一项所述的方法，其中所述至少两个配备有里程计(20a，20b)的车轮是车辆(1)的两个后车轮(10a，10b)，车辆(1)的第二估计角速度通过公式分别与左后车轮(10a)和右后车轮(10b)的测量速度vL，vR相关联，其中，αR，αL和d是用于校准里程计(20a，20b)的参数。


8.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·维西埃，马蒂厄·希尔伊恩，昂德里克·迈耶，让菲力浦·杜加尔德，
申请(专利权)人：西斯纳维，
类型：发明
国别省市：法国;FR