参数标定和补偿方法技术

本发明专利技术提供了一种参数标定和补偿方法，适用于搭载有惯性测量单元

【技术实现步骤摘要】
参数标定和补偿方法、装置、系统和移动工具


[0001]本专利技术涉及自动驾驶
，尤其涉及一种参数标定和补偿方法
、
装置
、
系统和移动工具
。

技术介绍

[0002]定位模块是自动驾驶系统主要组成模块之一，定位精度需要达到厘米级，因此对各传感器之间空间位置的标定具有非常高的要求
。
目前乘用车自动驾驶定位中所必须的三个传感器是全球卫星导航系统
(Global Navigation Satellite System
，
GNSS)、
惯性测量单元
(Inertial measurement unit,IMU)
和里程计，当
GNSS
定位结果是固定解的时候，采用
GNSS/INS/Odom
的组合导航结果，但是当
GNSS
失锁时，需采用
INS/Odom
的航位推算，而提高航位推算精度的关键点在于
IMU
与里程计之间的安装偏角和里程计的刻度系数的估计，因此需要对里程计刻度系数和惯导安装偏角进行标定和补偿
。
[0003]目前
IMU
与载体之间安装偏角以及里程计的刻度系数大多采用如下方法：
(1)
状态扩维的方式进行估计，即在原始
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维状态的基础上扩维俯仰和航向安装偏角以及刻度系数构成
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维状态，然后基于
GNSS
位置和速度观测进行卡尔曼滤波估计；
(2)
采用航位推算轨迹与真实轨迹相似的原理；
(3)
采用全站仪等高精度仪器测出
IMU
和车体上若干特征点的相对位置关系，计算出
IMU
的安装偏角
。
[0004]现有标定技术方案主要的缺点包括以下几项：
[0005]采用状态扩维的方式大大增加了计算量，且方位安装偏角的估计精度主要依赖惯导方位失准角的估计精度，因此该方法主要适用于高精度惯导
。
而自动驾驶定位系统由于成本限制，只能采用微惯性导航系统
(Micro
‑
INS
，
Micro
‑
Inertial
‑
Navigation System
，
MEMS)。
[0006]采用航位推算轨迹与真实轨迹相似的原理，需要对捷联惯导做初始对准，由于初始对准误差的存在，不能够完全补偿方位安装偏角
。
[0007]采用全站仪的方式，每次在
IMU
重新安装时，需要重新进行标定，操作繁琐，工作量大
。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种参数标定和补偿方法及装置，以解决现有技术中所存在的问题
。
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种参数标定和补偿方法，适用于搭载有惯性测量单元
IMU、GNSS
和里程计的载体，所述方法包括：
[0010]在离线状态下根据预置的第一标定步骤确定里程计刻度系数误差标定值
、
惯导坐标系与里程计坐标系的方位安装偏角标定值和俯仰安装偏角标定值；
[0011]在实时标定下根据预置的第二标定步骤确定里程计刻度系数误差
、
方位安装偏角和俯仰安装偏角；
[0012]根据实时标定下计算得到的里程计刻度系数误差
、
方位安装偏角和俯仰安装偏角，对所述里程计刻度系数误差标定值
、
方位安装偏角标定值和俯仰安装偏角标定值进行补偿，得到实际刻度系数误差
、
实际方位安装偏角和实际俯仰安装偏角
。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述第一标定步骤包括：
[0014]步骤
1、
对
IMU
测量得到的信息进行预测处理得到所述载体的第一位置信息和第一速度信息；
[0015]步骤
2、
采用第一滤波算法对第一位置信息和第一速度信息
、GNSS
测量得到的所述载体的第二位置信息和第二速度信息进行滤波处理，得到第一滤波结果，所述第一滤波结果包括载体的目标速度
、
目标位置和目标姿态；
[0016]步骤
3、
通过第二滤波算法对所述第一滤波结果信息进行平滑处理；
[0017]步骤
4、
获取所述里程计的输出速度；
[0018]步骤
5、
根据所述载体的目标速度和所述里程计的输出速度，确定里程计刻度系数误差；
[0019]步骤
6、
计算所述载体的目标速度在惯导坐标系下的投影速度；
[0020]步骤
7、
根据所述投影速度和所述里程计的输出速度，计算惯导坐标系与里程计坐标系的方位安装偏角和俯仰安装偏角
。
[0021]在一种可能的实现方式中，所述第一标定步骤和第二标定步骤相同
。
[0022]在一种可能的实现方式中，所述第二标定步骤包括所述步骤1～步骤
2、
步骤4～步骤
7。
[0023]在一种可能的实现方式中，所述原始信息包括所述载体的加速度和角速度
。
[0024]在一种可能的实现方式中，所述根据所述载体的目标速度和所述里程计的输出速度，确定里程计刻度系数误差，具体包括：
[0025]根据以下公式计算得到里程计刻度系数误差：
[0026]k
＝
(V
odom
/v
d
)
‑1[0027]其中，
v
d
为目标速度进行根号下求和所得到的一维速度，
V
odom
为里程计的输出速度，
k
为里程计刻度系数误差
。
[0028]在一种可能的实现方式中，所述根据所述投影速度和所述里程计的输出速度，计算惯导坐标系与里程计坐标系的方位安装偏角和俯仰安装偏角具体包括：
[0029]所述投影速度除以所述输出速度，取反后，得到方位安装偏角；
[0030]所述投影速度除以所述输出速度，得到俯仰安装偏角
。
[0031]第二方面，本专利技术提供了一种参数标定和补偿装置，所述装置包括：
[0032]离线标定模块，所述离线标定模块用于在离线状态下根据预置的第一标定步骤确定里程计刻度系数误差标定值
、
惯导坐标系与里程计坐标系的方位安装偏角标定值和俯仰安装偏角标定值；
[0033]实时标定模块，所述实时标定模块用于在实时标定下根据预置的第二标定步骤确定里程计刻度系数误差
、
方位安装偏角和俯仰安装偏角；
[0034]补偿模块，所述补偿模块用于根据实时标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种参数标定和补偿方法，适用于搭载有惯性测量单元
IMU、GNSS
和里程计的载体，其特征在于，所述方法包括：在离线状态下根据预置的第一标定步骤确定里程计刻度系数误差标定值
、
惯导坐标系与里程计坐标系的方位安装偏角标定值和俯仰安装偏角标定值；在实时标定下根据预置的第二标定步骤确定里程计刻度系数误差
、
方位安装偏角和俯仰安装偏角；根据实时标定下计算得到的里程计刻度系数误差
、
方位安装偏角和俯仰安装偏角，对所述里程计刻度系数误差标定值
、
方位安装偏角标定值和俯仰安装偏角标定值进行补偿，得到实际刻度系数误差
、
实际方位安装偏角和实际俯仰安装偏角
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一标定步骤包括：步骤
1、
对
IMU
测量得到的信息进行预测处理得到所述载体的第一位置信息和第一速度信息；步骤
2、
采用第一滤波算法对第一位置信息和第一速度信息
、GNSS
测量得到的所述载体的第二位置信息和第二速度信息进行滤波处理，得到第一滤波结果，所述第一滤波结果包括载体的目标速度
、
目标位置和目标姿态；步骤
3、
通过第二滤波算法对所述第一滤波结果信息进行平滑处理；步骤
4、
获取所述里程计的输出速度；步骤
5、
根据所述载体的目标速度和所述里程计的输出速度，确定里程计刻度系数误差；步骤
6、
计算所述载体的目标速度在惯导坐标系下的投影速度；步骤
7、
根据所述投影速度和所述里程计的输出速度，计算惯导坐标系与里程计坐标系的方位安装偏角和俯仰安装偏角
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一标定步骤和第二标定步骤相同
。4.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二标定步骤包括所述步骤1～步骤
2、
步骤4～步骤
7。5.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述原始信息包括所述载体的加速度和角速度
。6.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述载体的目标速度和所述里程计的输出速度，确定里程计刻度系数误差，具体包括：根据以下公式计算得到里程计刻度系数误差：
k
＝
(V
odom
/v
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王连升，高翔，张放，
申请(专利权)人：北京智行者科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：