基于陀螺仪的定位方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于陀螺仪的定位方法及系统。该方法包括：接收车辆在进入场景前的最后一组经纬度数据和对地方向角信号，作为车辆进入场景后的相对原点和初始前进方向；每个信号采集周期，接收陀螺仪Z轴角速度与单位时间差，计算车辆偏转角度；偏转角度与车辆进入场景前对地方向角之和为场景内车辆行进方向，根据场景内车辆行进方向与车辆前进距离的三角函数关系，计算出车辆在不同方向上的距离变化；将东西和南北方向上的距离变化转换为经度和纬度的变化值，将经度和纬度的变化值与相对原点的经度与纬度数值相加，计算出车辆的经纬度数据。本发明专利技术提供的基于陀螺仪的定位方法及系统能够解决场景内无GPS定位信号，影响车辆导航的问题。导航的问题。导航的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于陀螺仪的定位方法及系统


[0001]本专利技术涉及导航定位
，特别是涉及一种基于陀螺仪的定位方法及系统。

技术介绍

[0002]随着汽车的高速普及和GPS定位系统的广泛应用，人们在驾驶车辆行驶过程中，已严重依赖GPS定位导航，但是在一些特定的场景下，如公路隧道、高架桥下、地下车库、山区等树林遮挡地区，GPS信号往往较弱甚至完全消失，给司机带来了诸多不便，现阶段可利用的导航方案的种类有限。以航空导航为例，可供装备的机载导航系统有惯性导航系统、多普勒导航系统，这些导航系统各有特色，优缺点并存。比如，惯性导航(以下简称惯导)系统的优点是:不需要任何外来信息也不向外辐射任何信息，可在任何介质和任何环境条件下实现导航，且能输出飞机的位置、速度、方位和姿态等多种导航参数；系统的频带宽，能跟踪运载体的任何机动运动；导航输出数据平稳，短期稳定性好。但惯导系统具有固有的缺点:导航精度随时间而发散，即长期稳定性差；并且技术复杂，价格昂贵。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于陀螺仪的定位方法及系统，能够解决场景内无GPS定位信号，影响车辆导航的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于陀螺仪的定位方法，所述方法包括：接收启动信号，进入制导模式；接收轮速传感器脉冲个数，计算车辆前进距离；接收车辆在进入场景前的最后一组经纬度数据和对地方向角信号，作为车辆进入场景后的相对原点和初始前进方向；车辆进入场景后，每个信号采集周期，接收陀螺仪Z轴角速度与单位时间差，计算车辆偏转角度；以正北方向为0
°
，偏转角度与车辆进入场景前对地方向角之和为场景内车辆行进方向，根据场景内车辆行进方向与车辆前进距离的三角函数关系，可计算出车辆在东西和南北方向上的距离变化；将东西和南北方向上的距离变化转换为经度和纬度的变化值，将经度和纬度的变化值与相对原点的经度与纬度数值相加，计算出车辆在场景内的经纬度数据；将经纬度数据进行报告。
[0005]在一些实施方式中，轮速传感器用于产生脉冲数据。
[0006]在一些实施方式中，车辆内部中心位置固定陀螺仪。
[0007]在一些实施方式中，陀螺仪用于发送车辆转弯时产生的角速度数据，并通过数据采集卡将角速度数据发送给上位机处理。
[0008]在一些实施方式中，每个信号采集周期，接收陀螺仪Z轴角速度与单位时间差，计算车辆偏转角度，包括：根据如下公式计算车辆偏转角度：
[0009]∠b＝ω*Δt
[0010]其中，∠b是车辆在前进0.5米所需单位时间内的偏转角度，ω是陀螺仪返回的角速度，Δt是车辆前进0.5米所需的单位时间。
[0011]在一些实施方式中，以正北方向为0
°
，偏转角度与车辆进入场景前对地方向角之
和为场景内车辆行进方向，根据场景内车辆行进方向与车辆前进距离的三角函数关系，可计算出车辆在东西和南北方向上的距离变化，包括：根据如下公式计算东西和南北方向上的距离变化：
[0012]S1＝sin((∠a+∠b)*π/180)*0.5
[0013]S2＝cos((∠a+∠b)*π/180)*0.5
[0014]其中，S1是车辆在前进0.5米后东西方向上的位移距离，S2是车辆在前进0.5米后南北方向上的位移距离，∠a是车辆进场景后初始前进方向角，∠b是车辆在前进0.5米所需单位时间内的偏转角度。
[0015]在一些实施方式中，将东西和南北方向上的距离变化转换为经度和纬度的变化值，将经度和纬度的变化值与相对原点的经度与纬度数值相加，计算出车辆在场景内的经纬度数据，包括：根据如下公式计算经纬度数据：
[0016]D＝D0+S2/1000/111.11111
[0017]L＝L0+S1/1000/(cos(D*π/180)*111.11111)
[0018]其中，D是车辆在场景内的纬度值，L是车辆在场景内的经度值，D0是相对原点的纬度值，L0是相对原点的经度值，S1是车辆在前进0.5米后东西方向上的位移距离，S2是车辆在前进0.5米后南北方向上的位移距离。
[0019]此外，本专利技术还提供了一种基于陀螺仪的定位系统，所述系统包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现根据前文所述的基于陀螺仪的定位方法。
[0020]采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：
[0021]实现车辆在场景内无GPS信号的情况下依然可以快速、准确的定位导航；
[0022]无需人工干预，整个过程更加安全精准；
[0023]隧道群路段可连续制导，并且当车辆再次接收到GPS信号后，可对“相对原点”和“对地方向角”进行校正，保证定位数据的准确可靠。
附图说明
[0024]上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。
[0025]图1示出了一种基于陀螺仪的定位方法流程示意图；
[0026]图2示出了定位方法的原理示意图；
[0027]图3示出了1公里路段含一个S弯一个C弯的经纬度数据对比图。
具体实施方式
[0028]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]有鉴于此，本专利技术在于提供一种无GPS信号场景下(以下简称“场景”)可以连续制导的方法，以解决场景内无GPS定位信号，影响车辆导航的问题。下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素。其唯一的目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
[0030]本专利技术提供一种基于陀螺仪的定位方法，包括：
[0031]接收启动信号，进入制导模式；
[0032]接收“轮速传感器”脉冲个数，计算“车辆前进距离”；
[0033]接收车辆在进入场景前的最后一组GPS信号(经纬度数据)和“对地方向角”(车辆前进方向与正北方向0
°
的夹角)信号，作为车辆进入场景后的“相对原点”和“初始前进方向”；
[0034]车辆进入场景后，每个信号采集周期，接收陀螺仪“Z轴角速度”与“单位时间差”，计算车辆“偏转角度”；
[0035]以正北方向为0
°
，“偏转角度”与车辆进入场景前“对地方向角”之和为场景内“车辆行进方向”，根据场景内“车辆行进方向”与“车辆前进距离”的三角函数关系，可计算出车辆在东西和南北方向上的距离变化；
[0036]将东西和南北方向上的距离变化转换为经度和纬度的变化值，将经度和纬度的变化值与“相对原点”的经度与纬度数值相加，计算出车辆在场景内的经纬度数据；
[0037]将经纬度数据进行报告。
[0038]具体的，参见图1,本专利技术提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于陀螺仪的定位方法，其特征在于，包括：接收启动信号，进入制导模式；接收轮速传感器脉冲个数，计算车辆前进距离；接收车辆在进入场景前的最后一组经纬度数据和对地方向角信号，作为车辆进入场景后的相对原点和初始前进方向；车辆进入场景后，每个信号采集周期，接收陀螺仪Z轴角速度与单位时间差，计算车辆偏转角度；以正北方向为0
°
，偏转角度与车辆进入场景前对地方向角之和为场景内车辆行进方向，根据场景内车辆行进方向与车辆前进距离的三角函数关系，可计算出车辆在东西和南北方向上的距离变化；将东西和南北方向上的距离变化转换为经度和纬度的变化值，将经度和纬度的变化值与相对原点的经度与纬度数值相加，计算出车辆在场景内的经纬度数据；将经纬度数据进行报告。2.根据权利要求1所述的基于陀螺仪的定位方法，其特征在于，轮速传感器用于产生脉冲数据。3.根据权利要求1所述的基于陀螺仪的定位方法，其特征在于，车辆内部中心位置固定陀螺仪。4.根据权利要求3所述的基于陀螺仪的定位方法，其特征在于，陀螺仪用于发送车辆转弯时产生的角速度数据，并通过数据采集卡将角速度数据发送给上位机处理。5.根据权利要求1所述的基于陀螺仪的定位方法，其特征在于，每个信号采集周期，接收陀螺仪Z轴角速度与单位时间差，计算车辆偏转角度，包括：根据如下公式计算车辆偏转角度：∠b＝ω*Δt其中，∠b是车辆在前进0.5米所需单位时间内的偏转角度，ω是陀螺仪返回的角速度，Δt是车辆前进0.5米所需的单位时间。6.根据权利要求1所述的基于陀螺仪的定位方法，其特征在于，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：马良，毛利建，张赟，谢长青，满飞，李靖远，王永楼，邵普，周宁，
申请(专利权)人：中路高科交通检测检验认证有限公司，
类型：发明
国别省市：