IMU的校准方法、校准装置、电子装置和行驶装置制造方法及图纸

本申请公开了一种IMU的校准方法、校准装置、电子装置和行驶装置。校准方法包括获取与行驶装置的定位信息匹配的第一重力加速度；根据第一重力加速度，获得校准参数，校准参数包括安装误差校准参数、偏置校准参数或噪声校准参数中的一种或多种；根据校准参数，对IMU进行校准。本申请根据与行驶装置的定位匹配的重力加速度，来获得校准参数，这样利用准确地重力加速度计算得到的校准参数，能够弥补使用标准重力加速度所造成的误差，从而能够提升校准精度，使得IMU的测量结果更加准确。使得IMU的测量结果更加准确。使得IMU的测量结果更加准确。

【技术实现步骤摘要】
IMU的校准方法、校准装置、电子装置和行驶装置


[0001]本专利技术涉及数据处理
，尤其涉及一种惯性测量单元IMU的校准方法、IMU的校准装置、电子装置及行驶装置。

技术介绍

[0002]在无人驾驶领域，惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)因为其频率高的优点，在无人驾驶中通常被应用到融合定位中，用于短时间内校正激光里程计的平移增量和旋转增量，从而提高定位精度。然而，常常会因为IMU安装误差，导致IMU测得的加速度并不准确，影响融合定位的准确度。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种IMU的校准方法及相关装置，能够提升IMU校准准确度，从而提升定位精度。
[0004]第一方面，本申请提供一种惯性测量单元IMU的校准方法，所述IMU安装在行驶装置，所述方法包括：
[0005]获取与所述行驶装置的定位信息匹配的第一重力加速度；
[0006]根据所述第一重力加速度，获得所述校准参数，所述校准参数包括安装误差校准参数、偏置校准参数或噪声校准参数中的一种或多种；
[0007]根据所述校准参数，对所述IMU进行校准。
[0008]本申请的技术方案中，根据与行驶装置的定位匹配的重力加速度，来获得校准参数，这样利用准确地重力加速度计算得到的校准参数，能够弥补使用标准重力加速度所造成的误差，从而能够提升校准精度，使得IMU的测量结果更加准确。
[0009]在一些可能的实施方式中，所述行驶装置的定位信息是在所述行驶装置进行弯曲移动状态下，利用所述行驶装置的全球定位系统GPS获取到的经纬度信息。
[0010]在一些可能的实施方式中，所述校准参数包括安装误差校准参数，所述根据所述第一重力加速度，获得所述校准参数包括：
[0011]获取所述行驶装置在静止状态下，IMU测得的N帧加速度数据，N为正整数；
[0012]根据所述N帧加速度数据和所述第一重力加速度，获得所述安装误差校准参数。
[0013]在一些可能的实施方式中，第i帧所述加速度数据为R
ai
，所述安装误差校准参数为X，R
a
为校准参考矩阵，X
i
R
ai
＝R
a
，X为X
i
的平均值，i为正整数，1≤i≤N，R
a
、X，X
i
和R
a
为3
×
3的对角矩阵，对角线上的3个元素分别与x轴、y轴、z轴对应，所述R
g
的对角线上的且与z轴对应的元素为所述第一重力加速度，所述R
a
的对角线上的且与x、y轴对应的元素均为0。
[0014]在一些可能的实施方式中，所述校准参数包括偏置校准参数和噪声校准参数中的至少一种，所述根据所述第一重力加速度，获得所述校准参数包括：
[0015]获取所述行驶装置在运动状态下，M个时刻对应的M组样本参数集，每组样本参数集包括t时刻所述行驶装置的GPS高精度定位参数和t时刻的加速度，M为正整数，t时刻为M
个时刻中的任意时刻；
[0016]根据所述M组样本参数集和所述第一重力加速度，获得所述偏置校准参数和所述噪声校准参数中的至少一种。
[0017]在一些可能的实施方式中，所述t时刻的加速度是对所述IMU在t时刻采集到的加速度，利用所述安装误差校准参数进行校准后得到的。
[0018]在一些可能的实施方式中，所述GPS高精度定位参数包括t时刻的位置P
t
，t+Δt时刻的位置P
t+Δt
；所述t+Δt时刻为所述M个时刻中与t间隔Δt的时刻，所述偏置和噪声值是根据以下公式计算得到的：
[0019][0020][0021]其中，a
t
为所述t时刻的加速度，g为所述第一重力加速度，R
t
表示IMU坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵，为所述偏置校准参数，为所述噪声校准参数。
[0022]第二方面，本申请提供一种IMU的校准装置，所述IMU安装在行驶装置，所述校准装置包括：
[0023]获取单元，用于获取与所述行驶装置的定位信息匹配的第一重力加速度；
[0024]处理单元，用于根据所述第一重力加速度，获得所述校准参数，所述校准参数包括安装误差校准参数、偏置校准参数或噪声校准参数中的一种或多种；
[0025]校准单元，用于根据所述校准参数，对所述IMU进行校准。
[0026]应理解，上述校准方法的实施方式中的相关说明也适用于本申请实施方式的校准装置。为避免冗余，此处不再赘述。
[0027]第三方面，本申请还提供一种电子装置，处理器，当所述处理器执行所述存储器中的计算机程序或指令时，使得上述第一方面中任一实现方式的校准方法被执行。
[0028]第四方面，本申请还提供一种行驶装置，包括第二方面的校准装置或者包括第三方面的电子装置。
附图说明
[0029]图1是本申请实施例的IMU的校准方法的流程示意图；
[0030]图2是本申请实施例的行驶装置的模块示意图；
[0031]图3是本申请实施例的IMU的校准方法的另一流程示意图；
[0032]图4是本申请实施例的IMU的校准方法的另一流程示意图；
[0033]图5是未采用申请实施例的校准方法校准IMU的定位误差曲线图；
[0034]图6是采用申请实施例的校准方法校准IMU后的定位误差曲线图；
[0035]图7是未采用本申请实施例的校准方法校准IMU的IMU的轨迹曲线图；
[0036]图8是采用本申请实施例的校准方法校准IMU后的IMU的轨迹曲线图；
[0037]图9是本申请实施例的校准装置的模块示意图；
[0038]图10是本申请实施例的电子装置的模块示意图。
具体实施方式
[0039]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0040]惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。在自动行驶领域中IMU通常被应用到融合定位中，用于短时间内校正激光里程计的平移增量和旋转增量，从而提高定位精度。然而，IMU常常由于安装误差、偏置混合噪声导致定位精度不理想。相关技术中，会采用imu_utils、imu_calib和imu_tk等工具对IMU进行标定，然而采用这样的标定方式，对IMU进行标定后的测量结果仍然不够精确。也有人提出在行驶装置上安装转台和云台来提升定位精度，但是在行驶装置上安装状态和云台一方面会影响行驶装置本身的硬件布局，另一方面也会增加成本。
[0041]本申请提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种惯性测量单元IMU的校准方法，其特征在于，所述IMU安装在行驶装置，所述方法包括：获取与所述行驶装置的定位信息匹配的第一重力加速度；根据所述第一重力加速度，获得校准参数，所述校准参数包括安装误差校准参数、偏置校准参数或噪声校准参数中的一种或多种；根据所述校准参数，对所述IMU进行校准。2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述行驶装置的定位信息是在所述行驶装置进行弯曲移动的状态下，利用所述行驶装置的全球定位系统GPS所获取到的经纬度信息。3.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述校准参数包括安装误差校准参数，所述根据所述第一重力加速度，获得所述校准参数包括：获取所述行驶装置在静止状态下，IMU所测得的N帧加速度数据，N为正整数；根据所述N帧加速度数据和所述第一重力加速度，获得所述安装误差校准参数。4.根据权利要求3所述的校准方法，其特征在于，第i帧所述加速度数据为R
ai
，所述安装误差校准参数为X，R
a
为校准参考矩阵，X
i
R
ai
＝R
a
，X为X
i
的平均值，i为正整数，1≤i≤N，R
a
、X，X
i
和R
a
为3
×
3的对角矩阵，对角线上的3个元素分别与x轴、y轴、z轴对应，所述R
a
的对角线上的且与z轴对应的元素为所述第一重力加速度，所述R
a
的对角线上的且与x、y轴对应的元素均为0。5.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述校准参数包括偏置校准参数和噪声校准参数中的至少一种，所述根据所述第一重力加速...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，罗恒杰，张岁寒，张斌，温礼刚，熊道云，简杰，
申请(专利权)人：长沙中联重科环境产业有限公司，
类型：发明
国别省市：