航向角测量装置及方法、计算装置以及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种航向角测量装置及方法、计算装置以及存储介质。所述车辆的航向角测量装置包括：安装于车辆上的GNSS接收机，其还用于基于所述定位解中的速度计算当前时刻与先前时刻的第一速度差；安装于车辆上的惯性测量单元，其输出一系列的加速度值组成的加速度值序列，基于输出的加速度值计算得到当前时刻和先前时刻的第二速度差；控制单元，其被配置的基于当前时刻和先前时刻的第一速度差和第二速度差判断车辆是否正在向前行驶以及车辆是否快速加速或减速，在车辆向前行驶并且快速加速或减速时，利用当前定位解中的航向角初始化组合导航的航向角。这样，可以在低速场景下实现组合导航的航向角的快速初始化。组合导航的航向角的快速初始化。组合导航的航向角的快速初始化。

【技术实现步骤摘要】
航向角测量装置及方法、计算装置以及存储介质


[0001]本专利技术涉及导航定位领域，尤其涉及一种航向角测量装置及方法、计算装置以及存储介质。

技术介绍

[0002]航向角的测量对于自动驾驶至关重要，传统上主要使用基于GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)+IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)的组合导航方案。然而，对于低速载体(例如农业拖拉机和园区物流小车)，其正常行驶速度甚至可能低于1km/h，传统的基于组合导航的方案可能出现精度差甚至因车辆速度过低或车辆行驶方向无法确定导致的无法完成航向角测量或航向角测量错误等问题。
[0003]为解决低速场景下的高精度航向角测量，现有的方案主要有以下两种。第一种为双天线RTK(Real Time Kinematics)，并视使用场景选择是否加入IMU组成组合导航系统，该方案中的RTK需要通过无线电或因特网等通信方式输入外部修正信息，鲁棒性较差，并且使用双天线也带来成本增加。第二种方案采用地磁传感器，并视使用场景选择是否加入IMU组成组合导航系统，该方案问题在于磁航向与地理航向存在磁偏角以及地磁场极易受到干扰等。
[0004]因此，有必要提出一种改进的方案来克服相关问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种航向角测量装置及方法、计算装置以及存储介质，其能够在低速场景下实现组合导航算法的航向角的快速初始化。
[0006]为实现专利技术目的，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种车辆的航向角测量装置，其包括：安装于车辆上的GNSS接收机，其被配置的接收卫星观测信号，基于卫星观测信号得到一系列的定位解组成的定位解序列，所述定位解包括速度、航向角、时间和位置，其还用于基于所述定位解中的速度计算当前时刻与先前时刻的第一速度差；安装于车辆上的惯性测量单元，其被配置的感测车辆的加速度并输出一系列的加速度值组成的加速度值序列，基于输出的加速度值计算得到当前时刻和先前时刻的第二速度差；控制单元，其被配置的基于当前时刻和先前时刻的第一速度差和第二速度差判断车辆是否正在向前行驶以及车辆是否快速加速或减速，在车辆向前行驶并且快速加速或减速时，利用当前定位解中的航向角初始化组合导航的航向角。
[0007]根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种车辆的航向角测量方法，其包括：接收卫星观测信号，基于卫星观测信号得到一系列的定位解组成的定位解序列，所述定位解包括速度、航向角、时间和位置，其还用于基于所述定位解中的速度计算当前时刻与先前时刻的第一速度差；感测车辆的加速度并输出一系列的加速度值组成的加速度值序列，基于输出的加速度值计算得到当前时刻和先前时刻的第二速度差；基于当前时刻和先前时刻的第一
速度差和第二速度差判断车辆是否正在向前行驶以及车辆是否快速加速或减速，在车辆向前行驶并且快速加速或减速时，利用当前定位解中的航向角初始化组合导航的航向角。
[0008]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供一种计算装置，其包括处理器和存储器，所述存储器中存储有程序指令，该程序指令由处理器执行以实现上述航向角测量方法。
[0009]根据本专利技术的再一个方面，本专利技术提供一种存储介质，其内存储有程序指令，该程序指令被执行以实现上述航向角测量方法。
[0010]与现有技术相比，本专利技术通过结合所述GNSS接收机得到的速度变化和所述惯性测量单元得到的速度变化来判断车辆是否正在向前行驶以及车辆是否加速或减速，并基于判断结构确定是否利用当前定位解中的航向角初始化组合导航的航向角。这样，能够在低速场景下实现组合导航算法的航向角的快速初始化。
附图说明
[0011]图1为本专利技术中的车辆的航向角测量装置在一个实施例中的结构框图；
[0012]图2为本专利技术中的航向角测量装置在车辆中的安装示意图；
[0013]图3为本专利技术中的车辆的航向角测量方法在一个实施例中的流程图；
[0014]图4为本专利技术中的车辆的航向角测量装置在初始化航向角时的测试结果图；
[0015]图5为图4中的测试结果图中一个区域的放大示意图。
具体实施方式
[0016]为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
[0017]本专利技术基于传统的GNSS接收机+IMU(惯性测量单元)的组合导航方案进行改进，通过结合所述GNSS接收机得到的速度变化和所述惯性测量单元得到的速度变化来判断车辆是否正在向前行驶以及车辆是否加速或减速，并基于判断结构确定是否利用当前定位解中的航向角初始化组合导航的航向角，这样能够在低速场景下实现组合导航算法的航向角的快速初始化。
[0018]图1为本专利技术中的车辆的航向角测量装置在一个实施例中的结构框图；图2为本专利技术中的航向角测量装置在车辆中的安装示意图。
[0019]如图1所示的，所述航向角测量装置100包括GNSS接收机110和惯性测量单元120。所述GNSS接收机110与GNSS天线150相连。所述GNSS接收机110通过第一接口与所述惯性测量单元120相连，第一接口可以是UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用异步接收/发送装置)接口。所述惯性测量单元120通过第二接口与上位机200相连，第二接口也可以是UART接口。在他实施例中，第一接口和第二接口也可以采用其他类型的接口，第一接口和第二接口的类型可以相同，也可以不同。所述航向角测量装置100和所述GNSS天线150安装于车辆10上。
[0020]如图2所示的，在本文中，所述惯性测量单元120的X轴沿着车辆的纵轴指向车辆前进方向，所述惯性测量单元120的Y轴指向车辆右侧，所述惯性测量单元120的Z轴垂直向下。
[0021]所述GNSS接收机110被配置的通过所述GNSS天线150接收卫星观测信号接收卫星观测信号，基于卫星观测信号得到一系列的定位解组成的定位解序列。所述定位解可以以
第一预定频率来输出，比如1Hz，即每1秒输出一个定位解。所述定位解包括速度、航向角、时间和位置，其中所述航向角可以是根据定位解中的速度计算得出的。在有的应用中，可能未将航向角作为所述定位解中的一个参数，但是在本文中将所述航向角放入所述定位解中。所述惯性测量单元120还包括有加速度计和陀螺仪。所述惯性测量单元120被配置的感测车辆的加速度并输出一系列的加速度值组成的加速度值序列。所述加速度可以以第二预定频率输出，比如100Hz，即每秒输出100个加速度值。
[0022]在图1所示的实施例中，所述惯性测量单元120中包括有控制单元。所述控制单元可以进行GNSS和IMU的组合导航。所述控制单元可以进行组合导航的航向角的初始化，进而实现航向角的测量。然而，在一个改变的实施例中，所述控制单元也可以设置于所述GNSS接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆的航向角测量装置，其特征在于，其包括：安装于车辆上的GNSS接收机，其被配置的接收卫星观测信号，基于卫星观测信号得到一系列的定位解组成的定位解序列，其中所述定位解包括速度、航向角、时间和位置；安装于车辆上的惯性测量单元，其被配置的感测车辆的加速度并输出一系列的加速度值组成的加速度值序列；控制单元，其被配置的基于GNSS接收机输出的定位解中的速度计算当前时刻与先前时刻的第一速度差，基于所述惯性测量单元输出的加速度值计算得到当前时刻和先前时刻的第二速度差，基于当前时刻和先前时刻的第一速度差和第二速度差判断车辆是否正在向前行驶以及车辆是否快速加速或减速，在车辆向前行驶并且快速加速或减速时，利用当前定位解中的航向角初始化组合导航的航向角。2.根据权利要求1所述的航向角测量装置，其特征在于，在当前时刻和先前时刻的第一速度差和第二速度差的绝对值均大于或等于第一加速度阈值时，则认为车辆在快速加速或减速；在当前时刻和先前时刻的第一速度差和第二速度差的符号相同时，则认为车辆正在向前行驶，否则，认为车辆并未向前行驶。3.根据权利要求2所述的航向角测量装置，其特征在于，所述控制单元还基于当前时刻和先前时刻的第一速度差和第二速度差判断车辆是否缓慢加速或减速，在车辆向前行驶并且缓慢加速或减速时，利用当前定位解中的航向角初始化组合导航的航向角。4.根据权利要求3所述的航向角测量装置，其特征在于，在连续N次判定当前时刻和先前时刻的第一速度差和第二速度差的绝对值均大于或等于第二加速度阈值且小于第一加速度阈值时，则认为车辆在缓慢加速或减速，其中N大于等于2。5.根据权利要求1所述的航向角测量装置，其特征在于，所述控制单元还用于执行如下操作：将所述定位解中的航向角、速度、时间，以及所述惯性测量单元中的陀螺仪的Z轴角速度保存至缓冲区；在利用当前定位解中的航向角初始化组合导航的航向角时，判断缓冲区中的先前定位解中的航向角是否能够用于初始化组合导航的航向角，如果能，则基于先前定位解中的航向角与当前定位解中的航向角初始化组合导航的航向角。6.根据权利要求5所述的航向角测量装置，其特征在于，满足如下条件中的一个或多个时：1)、相邻两次定位解的时间差要小于等于预定时长；2)、每次定位解中的速度不小于最小速度阈值；3)、陀螺仪的数值轴的角速度的绝对值小于预定角速度阈值；4)、先前定位解中的航向角与当前定位解中的航向角的变化不超过预定角度阈值，则认为缓冲区中的先前定位解中的航向角能够用于初始化组合导航的航向角。7.一种车辆的航向角测量方法，其特征在于，其包括：
接收卫星观测信号，基于卫...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓光，
申请(专利权)人：新纳传感系统有限公司，
类型：发明
国别省市：