车载组合导航标定方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本发明涉及导航技术领域，具体而言，涉及一种车载组合导航标定方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.车载组合导航标定是指通过计算组合导航系统的安装位置与车体间的误差，完成对组合导航系统与车体坐标对齐。车载组合导航标定的误差对导航精确度存在重要影响。
3.目前，汽车行业的组合导航系统中安装有惯性导航系统，常用的标定方法为：直接通过惯性导航系统的参数，获取组合导航系统与车体的安装误差，并将该安装误差作为标定参数，完成组合导航与车体间坐标对齐。然而，惯性导航系统存在噪声大、可靠性差等问题，使得组合导航标定过程中极易出现标定异常，降低标定的准确度，进而影响车辆行驶过程中的姿态判断。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种车载组合导航标定方法、装置、电子设备及存储介质，其能够改善目前的组合导航标定方法极易出现标定异常所导致的标定准确度低以及影响车辆行驶过程中的姿态判断的问题。
5.为了实现上述目的，本发明实施方式采用的技术方案如下：
6.第一方面，本发明实施方式提供一种车载组合导航标定方法，所述方法包括：
7.对组合导航系统的陀螺仪进行周期性采样，得到多个陀螺仪数据；
8.根据所述多个陀螺仪数据，估算出所述陀螺仪的零偏值；
9.判断所述零偏值是否小于预设的零偏阈值，若是，则获取所述组合导航系统的加速度计测量的至少两个重力加速度数据；其中，所述两个重力加速度数据为在车辆静止的情况下所述加速度计在不同时刻的测量值；
10.针对每个所述重力加速度数据，结合所述组合导航系统的导航坐标系和所述车辆的车体坐标系进行标定，得到所述组合导航系统的车辆安装角；
11.根据所有所述车辆安装角，判断是否标定成功，若是，则基于所有所述车辆安装角得到标定参数；
12.若否，则返回执行所述对组合导航系统的陀螺仪进行周期性采样，得到多个陀螺仪数据的步骤，以在标定成功时得到标定参数。
13.进一步的，所述针对每个所述重力加速度数据，结合所述组合导航系统的导航坐标系和所述车辆的车体坐标系进行标定，得到所述组合导航系统的车辆安装角的步骤，包括：
14.根据预设的旋转矩阵，结合所述重力加速度数据，计算出所述组合导航系统在所述车体坐标系的各个坐标轴上的重力加速度；其中，所述旋转矩阵为所述导航坐标系旋转至与所述车体坐标系对齐时所对应的旋转矩阵；
15.根据各所述重力加速度，计算出所述组合导航系统在所述车体坐标系上的车辆安装角。
16.进一步的，所述车辆安装角至少为两组，每组所述车辆安装角包括第一安装角和第二安装角；
17.所述根据所有所述车辆安装角，判断是否标定成功的步骤，包括：
18.判断每组所述车辆安装角中的第一安装角和第二安装角是否均小于对应的安装角阈值；
19.若否，则判定标定失败；
20.若是，则计算出每两组所述车辆安装角的第一安装角间的第一残差值，以及第二安装角间的第二残差值，判断所有所述第一残差值和所述第二残差值是否均小于预设的残差阈值，若是，则判定标定成功，若否，则判定标定失败。
21.进一步的，所述基于所有所述车辆安装角得到标定参数的步骤，包括：
22.从所有所述车辆安装角中，选择与所述安装角阈值的差值最小的车辆安装角，作为标定参数。
23.进一步的，所述根据各所述重力加速度，计算出所述组合导航系统在所述车体坐标系上的车辆安装角的步骤，包括：
24.利用第一角公式，结合竖轴和纵轴上的重力加速度值，计算出第一安装角；
25.利用第二角公式，结合竖轴、横轴和纵轴上的重力加速度值，计算出第二安装角；
26.所述第一角公式包括：γ＝arctan2(-ay,-az)，其中，γ表示第一安装角，ay表示纵轴上的重力加速度值，az表示竖轴上的重力加速度值；
27.所述第二角公式包括：其中，θ表示第二安装角，a
x
表示横轴上的重力加速度。
28.进一步的，所述根据所述多个陀螺仪数据，估算出所述陀螺仪的零偏值的步骤，包括：
29.根据所述陀螺仪数据的采样频率，计算出预设时长内获取的陀螺仪数据的样本数；
30.以所述样本数，将所述多个陀螺仪数据划分为多个样本组；
31.针对每个所述样本组，对所述样本组内的每个所述陀螺仪数据进行零偏处理，得到每个所述陀螺仪数据对应的零偏样本值；
32.根据所有所述零偏样本值，计算出零偏值。
33.进一步的，所述针对每个所述样本组，对所述样本组内的每个所述陀螺仪数据进行零偏处理，得到每个所述陀螺仪数据对应的零偏样本值的步骤，包括：
34.针对每个所述样本组的每个陀螺仪数据，采用零偏处理算法对所述陀螺仪数据进行处理，得到所述陀螺仪数据的零偏样本值；
35.所述零偏处理算法包括：
36.37.其中，b
mi
表示第m样本组的第i个陀螺仪数据的零偏样本值，m表示样本组的陀螺仪数据的数量，j表示样本组内的陀螺仪数据的序号，u
0[(i-1)m+j]
表示陀螺仪数据。
[0038]
进一步的，所述根据所述零偏样本值，计算出零偏值的步骤，包括：
[0039]
采用静态零偏公式，结合所述零偏样本值，计算出零偏值；
[0040]
所述静态零偏公式包括：
[0041][0042]
其中，b
mi
表示第m样本组的第i个陀螺仪数据的零偏样本值，m表示样本组的数量，b0表示零偏值。
[0043]
进一步的，所述方法还包括获取旋转矩阵的步骤，包括：
[0044]
根据所述组合导航系统在车辆上的位置构建导航坐标系，并构建所述车辆的车体坐标系；
[0045]
以欧拉角旋转，将所述导航坐标系旋转至所述车体坐标系对齐，得到旋转矩阵。
[0046]
第二方面，本发明实施方式提供一种车载组合导航标定装置，包括第一采样模块、零偏估算模块、第二采样模块、标定模块和判断处理模块；
[0047]
所述第一采样模块，用于对组合导航系统的陀螺仪进行周期性采样，得到多个陀螺仪数据；
[0048]
所述零偏估算模块，用于根据所述多个陀螺仪数据，估算出所述陀螺仪的零偏值；
[0049]
所述第二采样模块，用于判断所述零偏值是否小于预设的零偏阈值，若是，则获取所述组合导航系统的加速度计测量的至少两个重力加速度数据；其中，所述两个重力加速度数据为在车辆静止的情况下所述加速度计在不同时刻的测量值；
[0050]
所述标定模块，用于针对每个所述重力加速度数据，结合所述组合导航系统的导航坐标系和所述车辆的车体坐标系进行标定，得到所述组合导航系统的车辆安装角；
[0051]
所述判断处理模块，用于根据所有所述车辆安装角，判断是否标定成功，若是，则基于所有所述车辆安装角得到标定参数；若否，则返回所述第一采样模块执行所述对组合导航系统的陀螺仪进行周期性采样，得到多个陀螺仪数据的步骤，以在标定成功时得到标定参数。
[0052]
第三方面，本发明实施方式提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现如第一方面所述的车载组合导航标定方法。
[0053]
第四方面，本发明实施方式提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的车载组合导航标定方法。
[0054]
本发明实施方式提供的车载组合导航标定方法、装置、电子设备及存储介质，根据从组合导航系统的陀螺仪采样得到的多个陀螺仪数据，估算陀螺仪的零偏值，在该零偏值小于预设的零偏阈值时，即意味着陀螺仪的输出信号稳定时，获取组合导航系统的加速度计在车辆静止时测量的至少两个重力加速度数据，从而针对每个重力加速度，结合组合导航系统的导航坐标系和车辆的车体坐标系进行标定，得到组合导航系统的车辆安装角，并根据所有车辆安装角判断是否标定成功，若是，则基于车辆安装角得到标定参数，若否则返
回执行所述对组合导航系统的陀螺仪进行周期性采样，得到多个陀螺仪数据的步骤，重新进行标定，以在标定成功时得到标定参数，实现在标定过程中考虑惯性导航系统的噪声变化(即陀螺仪的输出信号稳定性)，能够极大地降低标定误差，提升标定准确度，同时基于至少两个重力加速度数据进行标定得到的车辆安装角，来对标定是否成功进行校验，能够进一步提升标定的可靠性和准确度。
[0055]
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0056]
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0057]
图1示出了本发明实施方式提供的车载组合导航标定系统的方框示意图。
[0058]
图2示出了本发明实施方式提供的车载组合导航标定方法的流程示意图之一。
[0059]
图3示出了图2中步骤s12的部分子步骤的流程示意图。
[0060]
图4示出了图2中步骤s16的部分子步骤的流程示意图。
[0061]
图5示出了本发明实施方式提供的车载组合导航标定方法的流程示意图之二。
[0062]
图6示出了图2中步骤s18的部分子步骤的流程示意图。
[0063]
图7示出了本发明实施方式提供的车载组合导航标定装置的方框示意图。
[0064]
图8示出了本发明实施方式提供的电子设备的方框示意图。
[0065]
附图标记说明：1000-车载组合导航标定系统；10-标定设备；20-组合导航系统；21-惯性导航子系统；22-陀螺仪；23-加速度计；30-车载组合导航标定装置；301-第一采样模块；302-零偏估算模块；303-第二采样模块；304-标定模块；305-判断处理模块；40-电子设备。
具体实施方式
[0066]
下面将结合本发明实施方式中附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0067]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0068]
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且
还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0069]
汽车行业的组合导航系统中安装有惯性导航系统，惯性导航系统是以陀螺仪和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统，该系统根据陀螺的输出建立导航坐标系，根据加速度计输出解算出运载体在导航坐标系中的速度和位置。
[0070]
目前，常用的标定方法为：直接通过惯性导航系统的参数，获取组合导航系统与车体的安装误差，并将该安装误差作为标定参数，完成组合导航与车体间坐标对齐。然而，惯性导航系统存在噪声大、可靠性差等问题，使得组合导航标定过程中极易出现标定异常，降低标定的准确度，进而影响车辆行驶过程中的姿态判断。
[0071]
基于上述考虑，本发明提供一种车载组合导航标定方法，其能够改善目前的组合导航标定方法极易出现标定异常所导致的标定准确度低以及影响车辆行驶过程中的姿态判断的问题。
[0072]
本发明实施方式提供的车载组合导航标定方法，可以应用于图1所示的车载组合导航标定系统1000中，车载组合导航标定系统1000可以包括标定设备10和安装于车辆上的组合导航系统20，组合导航系统20可以包括惯性导航子系统21，惯性导航子系统21包括陀螺仪22和加速度计23。标定设备10可以通过有线或无线的方式与陀螺仪22和加速度计23通信连接。
[0073]
陀螺仪22，用于测量车辆的角运动数据。即陀螺仪22数据中包括车辆的角速度、角加速度等值。
[0074]
加速度计23，用于测量车辆的重力加速度数据。
[0075]
标定设备10，用于根据陀螺仪22数据和重力加速度数据，实现本发明实施方式提供的车载组合导航标定方法，以对车载的组合导航系统20进行静态标定。
[0076]
需要说明的是，标定设备10可以是服务器集群、独立服务器、个人计算机和笔记本电脑等。
[0077]
在一种可能的实施方式中，提供了一种车载组合导航标定方法，参照图2，可以包括以下步骤。在本实施方式中，以该车载组合导航标定方法应用于图1中的标定设备10来举例说明。
[0078]
s10，对组合导航系统的陀螺仪进行周期性采样，得到多个陀螺仪数据。
[0079]
s12，根据多个陀螺仪数据，估算出陀螺仪的零偏值。
[0080]
s14，在零偏值小于预设的零偏阈值时，获取组合导航系统的加速度计测量的至少两个重力加速度数据。
[0081]
在本实施方式中，两个重力加速度数据为在车辆静止的情况下加速度计23在不同时刻的测量值。零偏阈值可以是根据历史经验或大量历史数据，确定的一个值，小于零偏阈值时，表明陀螺仪22的输出信号稳定，即惯性导航系统的噪声较小。
[0082]
s16，针对每个重力加速度数据，结合组合导航系统的导航坐标系和车辆的车体坐标系进行标定，得到组合导航系统的车辆安装角。
[0083]
s18，根据所有车辆安装角，判断是否标定成功。若是，则执行步骤s20，若否，则返回执行步骤s10，重新进行标定，以在标定成功时，根据该次标定成功时的所有车辆安装角
得到标定参数。
[0084]
s20，基于所有车辆安装角得到标定参数。
[0085]
在安装有组合导航系统20的车辆处于静止状态时，标定设备10可以对组合导航系统20的陀螺仪22进行周期性采样，得到多个陀螺仪22数据，从而根据该多个陀螺仪22数据，计算出陀螺仪22的零偏值。当判定出零偏值小于预设的零偏阈值时，即表明惯性导航系统的陀螺仪22输出信号稳定，惯性导航系统的噪声较小或较稳定，在车辆静止的情况下，获取加速度计23在不同时刻测量的至少两个重力加速度数据。
[0086]
对于每个重力加速度数据，结合组合导航系统20的导航坐标系和车辆的车体坐标系进行标定，得到组合导航系统20的一组车辆安装角。根据所有车辆安装角判断标定是否成功，若是，则基于所有车辆安装角得到标定参数，若否，则重新获取多个陀螺仪22数据，来重新进行标定。
[0087]
考虑到偶发性，为了提高标定的准确度，标定次数一般不多于三次。且由于系统稳定性，在不多于三次标定的情况下，即可标定成功。
[0088]
与传统的标定方法相比，上述车载组合导航标定方法在标定过程中考虑惯性导航系统的噪声变化(即陀螺仪的输出信号稳定性)，能够极大地降低标定误差，有助于提升标定准确度，同时基于至少两个重力加速度数据进行标定得到的车辆安装角，来对标定是否成功进行校验，能够进一步提升标定的可靠性和准确度。
[0089]
对于步骤s12，计算陀螺仪的零偏值的方式可以灵活设置，例如，可以采用vins初始化进行估算，也可以按预设规则进行估算，在本实施方式中，不做具体限定。
[0090]
在一种可能的实施方式中，参照图3，步骤s12可以进一步实施为以下步骤。
[0091]
s121，根据陀螺仪数据的采样频率，计算出预设时长内获取的陀螺仪数据的样本数。
[0092]
s122，以样本数，将多个陀螺仪数据划分为多个样本组。
[0093]
在本实施方式中，每个样本组内的陀螺仪22数据的数量等于样本数。即在s122中，以样本数作为样本组内的陀螺仪22数据的数量，将多个陀螺仪22数据划分为多个样本组。
[0094]
s123，针对每个样本组，对该样本组内的每个陀螺仪数据进行零偏处理，得到每个陀螺仪数据对应的零偏样本值。
[0095]
s124，根据所有零偏样本值，计算出零偏值。
[0096]
对于步骤s121，预设时长也可以称为平滑时长，平滑时长可以根据需求进行设定，例如，可以是10s，也可以是20s，在本实施方式中不作具体限定。样本数的计算公式可以为：m＝t
×ft
，其中，m表示样本数，t表示预设时长，f
t
表示采样率。
[0097]
在步骤s122中，可以将多个陀螺仪22数据以每m个分为一个样本组，得到m个样本组。
[0098]
对于步骤s123，针对每个样本组的每个陀螺仪22数据，可以采用零偏处理算法对该陀螺仪22数据进行处理，得到陀螺仪22数据的零偏样本值。
[0099]
零偏处理算法可以包括：其中，b
mi
表示第m样本组的第i个陀螺仪22数据的零偏样本值，m表示样本组的陀螺仪22数据的数量，j表示样本组内的陀螺仪22数据的序号，u
0[(i-1)m+j]
表示陀螺仪22数据。
[0100]
在计算出所有的零偏样本值之后，在步骤s124中，可以采用静态零偏公式，结合所有零偏样本值，估算出零偏值。
[0101]
静态零偏公式可以包括：其中，b0表示零偏值。
[0102]
应当理解的是，陀螺仪22的零偏值即为惯性导航系统的零偏值。
[0103]
通过上述步骤s121至s124，能够准确地估算惯性导航系统(即陀螺仪22)的零偏值，有助于在标定过程中对惯性导航系统的噪声进行补偿，降低标定误差。
[0104]
进一步的，参照图4，步骤s16可以进一步实施为以下步骤，即对于每个重力加速度数据，可以采用以下步骤进行标定得到对应的车辆安装角。
[0105]
s161，根据预设的旋转矩阵，结合重力加速度数据，计算出组合导航系统在车体坐标系的各个坐标轴上的重力加速度。
[0106]
在本实施方式中，旋转矩阵为导航坐标系旋转至与车体坐标系对齐时所对应的旋转矩阵。
[0107]
s162，根据各重力加速度，计算出组合导航系统在车体坐标系上的车辆安装角。
[0108]
对于步骤是161中的旋转矩阵，参照图5，可以通过以下步骤获取。
[0109]
s21，根据组合导航系统在车辆上的位置构建导航坐标系，并构建车辆的车体坐标系。
[0110]
s22，以欧拉角旋转，将导航坐标系旋转至车体坐标系对齐，得到旋转矩阵。
[0111]
构建导航坐标系和车体坐标系的方式可以灵活设置，例如，可以是：导航坐标系为北东地坐标系，车体坐标系为前右下坐标系；；也可以是：导航坐标系为东北天坐标系，车体坐标系为右前上坐标系。在本实施方式中不作具体限定。
[0112]
欧拉角旋转的转转顺序为：偏航(z轴)-俯仰(y轴)-横滚(x)。以欧拉角旋转，可以将导航坐标系经过三次旋转，旋转至与车体坐标系对齐。
[0113]
导航坐标系旋转至与车体坐标系对齐的转换矩阵可以表示为：
[0114][0115]
其中，标识转换矩阵，θ、γ和ψ分别表示导航坐标系三次旋转时的旋转角度。
[0116]
步骤s161中，组合导航系统20在车体坐标系的各个坐标轴上的重力加速度可以按重力加速度公式计算得到。
[0117]
重力加速度公式可以表示为：其中，，a
x
表示横轴上的重力加速度，ay表示纵轴上的重力加速度，az表示竖轴上的重力加速度，-g表示加速度计23测量的重力加速度数据。
[0118]
在通过上述重力加速度公式计算各个坐标轴上的重力加速度后，在步骤s162，可以三角函数计算出组合导航系统20上在车体坐标系上的车辆安装角。在本实施方式中，由于是静态标定，因此，车辆安装角包括第一安装角γ和第二安装角θ。
[0119]
可以利用第一角公式，结合竖轴和纵轴上的重力加速度值，计算出第一安装角γ。
[0120]
其中，第一角公式包括：γ＝arctan2(-ay,-az)，γ表示第一安装角，ay表示纵轴上的重力加速度值，az表示竖轴上的重力加速度值。
[0121]
可以利用第二角公式，结合竖轴、横轴和纵轴上的重力加速度值，计算出第二安装角。
[0122]
其中，第二角公式包括：θ表示第二安装角，a
x
表示横轴上的重力加速度。
[0123]
在计算出车辆安装角之后，步骤s18中判断标定是否成功的方式可以灵活设置，例如，可以根据车辆安装角与预设安装角的比较结果来进行判断，也可以按照预设规则进行判断，在本实施方式中不作具体现在。
[0124]
考虑到单次标定容易受噪声影响，在一种可能的实施方式中，引入多次校验的方式，即至少做两次标定，并做两次判断，以降低误差。此时，车辆安装角至少为两组，参照图6，步骤s18可以进一步实施为以下步骤。
[0125]
s181，判断每组车辆安装角中的第一安装角和第二安装角是否均小于对应的安装角阈值。若是，则执行步骤s182，若否，则执行步骤s185。
[0126]
s182，计算出每两组车辆安装角的第一安装角间的第一残差值，以及第二安装角间的第二残差值。
[0127]
s183，判断所有第一残差值和第二残差值是否均小于预设的残差阈值。若是，则执行步骤s184，若否，则执行步骤s185。
[0128]
s184，判定标定成功。
[0129]
s185，判定标定失败。
[0130]
安装角阈值和残差阈值均可以是按照历史经验、历史数据或精度要求设置的值，在本实施方式中，不作具体限定。
[0131]
在其他实施方式中，在判定出零偏值小于零偏阈值之后，可以先获取一个重力加速度数据，从而采用步骤s16及其子步骤的方法得到该重力加速度数据对应的第一组车辆安装角。在第一组车辆安装角中的第一安装角和第二安装角均小于对应的安装角阈值时，获取第二个重力加速度数据，并采用步骤s16及其子步骤的方法得到第二个重力加速度数据对应的第二组车辆安装角。在第二组车辆安装角中的第一安装角和第二安装角均小于对应的安装角阈值，分别与第一组车辆安装角中的第一安装角和第二安装角求出残差值，将残差值与残差阈值作比较，来判断是否标定成功。
[0132]
通过上述步骤s181至s185，通过重复使用不同的重力加速度数据进行标定，并通过多次校验来判断是否标定成功的方式，能够避免单次标定噪声，提升标定的准确度。
[0133]
在判定标定成功的情况下，在步骤s20中，可以从所有车辆安装角中选取最优的车辆安装角作为标定参数。选取最优车辆安装角的方式可以灵活设置，例如，可以比较择优，也可以计算择优，在本实施方式中，不作具体限定。
[0134]
在比较择优时，可以将每个车辆安装角的第一安装角和第二安装角分别与对应的安装角阈值做差，得到差值，将差值最小的车辆安装角作为标定参数。即从所有车辆安装角中，选择与安装角阈值的差值最小的车辆安装角，作为标定参数。
[0135]
本发明实施方式提供的车载组合导航标定方法中，通过对惯性导航系统的陀螺仪22输出信号的零偏估算，并在估算出零偏值小于零偏阈值才继续标定的方式，实现对惯导噪声补偿，能够降低标定误差。同时，增加校验机制，对组合导航标定结果(即车辆安装角)进行多次比较校验，进一步提升标定的可靠性。从而能够极大地提升标定精度和标定结果的可靠性。
[0136]
基于与上述车载组合导航标定方法相同的构思，在一种可能的实施方式中，提供了一种车载组合导航标定装置30，可以应用于图1中的标定设备10。参照图7，车载组合导航标定装置30可以包括第一采样模块301、零偏估算模块302、第二采样模块303、标定模块304和判断处理模块305。
[0137]
第一采样模块301，用于对组合导航系统20的陀螺仪22进行周期性采样，得到多个陀螺仪22数据。
[0138]
零偏估算模块302，用于根据多个陀螺仪22数据，估算出陀螺仪22的零偏值。
[0139]
第二采样模块303，用于判断零偏值是否小于预设的零偏阈值，若是，则获取组合导航系统20的加速度计23测量的至少两个重力加速度数据。其中，两个重力加速度数据为在车辆静止的情况下加速度计23在不同时刻的测量值。
[0140]
标定模块304，用于针对每个重力加速度数据，结合组合导航系统20的导航坐标系和车辆的车体坐标系进行标定，得到组合导航系统20的车辆安装角。
[0141]
判断处理模块305，用于根据所有车辆安装角，判断是否标定成功，若是，则基于所有车辆安装角得到标定参数。
[0142]
若否，则返回第一采样模块301执行对组合导航系统20的陀螺仪22进行周期性采样，得到多个陀螺仪22数据的步骤，以在标定成功时得到标定参数。
[0143]
上述车载组合导航标定装置30中，通过第一采样模块301、零偏估算模块302、第二采样模块303、标定模块304和判断处理模块305的协同作用，在标定过程中考虑惯性导航系统的噪声变化(即陀螺仪22的输出信号稳定性)，能够极大地降低标定误差，有助于提升标定准确度，同时基于至少两个重力加速度数据进行标定得到的车辆安装角，来对标定是否成功进行校验，能够进一步提升标定的可靠性和准确度。
[0144]
关于车载组合导航标定装置30的具体限定可以参见上文中对于车载组合导航标定方法的限定，在此不再赘述。上述车载组合导航标定装置30中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于电子设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于电子设备的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0145]
在一种实施方式中，提供了一种电子设备40，该电子设备40可以是服务器，其内部结构图可以如图8所示。该电子设备40包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口和输入装置。其中，该电子设备40的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备40的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备40的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、运营商网络、近场通信(nfc)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时实现如上述实施方式提供的车载组合导航标定方法。
[0146]
图8中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的电子设备40的限定，具体的电子设备40可以包括比图8中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0147]
在一种实施方式中，本发明提供的应用于被部署设备的车载组合导航标定装置30可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图8所示的电子设备40上运行。电子设备40的存储器中可存储组成该车载组合导航标定装置30的各个程序模块，比如，图7所示的第一采样模块301、零偏估算模块302、第二采样模块303、标定模块304和判断处理模块305。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的车载组合导航标定方法中的步骤。
[0148]
例如，图8所示的电子设备40可以通过如图7所示的车载组合导航标定装置30中的第一采样模块301执行步骤s10。电子设备40可以通过零偏估算模块302执行s12。电子设备40可以通过第二采样模块303执行步骤s14。电子设备40可以通过标定模块304执行步骤s16。电子设备40可以通过判断处理模块305执行步骤s18和s20。
[0149]
在一种实施方式中，提供了一种电子设备40，包括存储器和处理器，该存储器存储有机器可执行指令，该处理器执行机器可执行指令时实现以下步骤：对组合导航系统的陀螺仪进行周期性采样，得到多个陀螺仪数据；根据多个陀螺仪数据，估算出陀螺仪的零偏值；判断零偏值是否小于预设的零偏阈值，若是，则获取组合导航系统的加速度计测量的至少两个重力加速度数据；针对每个重力加速度数据，结合组合导航系统的导航坐标系和车辆的车体坐标系进行标定，得到组合导航系统的车辆安装角；根据所有车辆安装角，判断是否标定成功，若是，则基于所有车辆安装角得到标定参数；若否，则返回执行对组合导航系统的陀螺仪进行周期性采样，得到多个陀螺仪数据的步骤，以在标定成功时得到标定参数。
[0150]
在一种实施方式中，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：对组合导航系统的陀螺仪进行周期性采样，得到多个陀螺仪数据；根据多个陀螺仪数据，估算出陀螺仪的零偏值；判断零偏值是否小于预设的零偏阈值，若是，则获取组合导航系统的加速度计测量的至少两个重力加速度数据；针对每个重力加速度数据，结合组合导航系统的导航坐标系和车辆的车体坐标系进行标定，得到组合导航系统的车辆安装角；根据所有车辆安装角，判断是否标定成功，若是，则基于所有车辆安装角得到标定参数；若否，则返回执行对组合导航系统的陀螺仪进行周期性采样，得到多个陀螺仪数据的步骤，以在标定成功时得到标定参数。
[0151]
在本发明所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和
框图显示了根据本发明的多个实施方式的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0152]
另外，在本发明各个实施方式中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0153]
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0154]
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种车载组合导航标定方法，其特征在于，所述方法包括：对组合导航系统的陀螺仪进行周期性采样，得到多个陀螺仪数据；根据所述多个陀螺仪数据，估算出所述陀螺仪的零偏值；判断所述零偏值是否小于预设的零偏阈值，若是，则获取所述组合导航系统的加速度计测量的至少两个重力加速度数据；其中，所述两个重力加速度数据为在车辆静止的情况下所述加速度计在不同时刻的测量值；针对每个所述重力加速度数据，结合所述组合导航系统的导航坐标系和所述车辆的车体坐标系进行标定，得到所述组合导航系统的车辆安装角；根据所有所述车辆安装角，判断是否标定成功，若是，则基于所有所述车辆安装角得到标定参数；若否，则返回执行所述对组合导航系统的陀螺仪进行周期性采样，得到多个陀螺仪数据的步骤，以在标定成功时得到标定参数。2.根据权利要求1所述的车载组合导航标定方法，其特征在于，所述针对每个所述重力加速度数据，结合所述组合导航系统的导航坐标系和所述车辆的车体坐标系进行标定，得到所述组合导航系统的车辆安装角的步骤，包括：根据预设的旋转矩阵，结合所述重力加速度数据，计算出所述组合导航系统在所述车体坐标系的各个坐标轴上的重力加速度；其中，所述旋转矩阵为所述导航坐标系旋转至与所述车体坐标系对齐时所对应的旋转矩阵；根据各所述重力加速度，计算出所述组合导航系统在所述车体坐标系上的车辆安装角。3.根据权利要求1或2所述的车载组合导航标定方法，其特征在于，所述车辆安装角至少为两组，每组所述车辆安装角包括第一安装角和第二安装角；所述根据所有所述车辆安装角，判断是否标定成功的步骤，包括：判断每组所述车辆安装角中的第一安装角和第二安装角是否均小于对应的安装角阈值；若否，则判定标定失败；若是，则计算出每两组所述车辆安装角的第一安装角间的第一残差值，以及第二安装角间的第二残差值，判断所有所述第一残差值和所述第二残差值是否均小于预设的残差阈值，若是，则判定标定成功，若否，则判定标定失败。4.根据权利要求3所述的车载组合导航标定方法，其特征在于，所述基于所有所述车辆安装角得到标定参数的步骤，包括：从所有所述车辆安装角中，选择与所述安装角阈值的差值最小的车辆安装角，作为标定参数。5.根据权利要求2所述的车载组合导航标定方法，其特征在于，所述根据各所述重力加速度，计算出所述组合导航系统在所述车体坐标系上的车辆安装角的步骤，包括：利用第一角公式，结合竖轴和纵轴上的重力加速度值，计算出第一安装角；利用第二角公式，结合竖轴、横轴和纵轴上的重力加速度值，计算出第二安装角；所述第一角公式包括：γ＝arctan2(-a
y
,-a
z
)，其中，γ表示第一安装角，a
y
表示纵轴上的重力加速度值，a
z
表示竖轴上的重力加速度值；
所述第二角公式包括：其中，θ表示第二安装角，a
x
表示横轴上的重力加速度。6.根据权利要求1或2所述的车载组合导航标定方法，其特征在于，所述根据所述多个陀螺仪数据，估算出所述陀螺仪的零偏值的步骤，包括：根据所述陀螺仪数据的采样频率，计算出预设时长内获取的陀螺仪数据的样本数；以所述样本数，将所述多个陀螺仪数据划分为多个样本组；针对每个所述样本组，对所述样本组内的每个所述陀螺仪数据进行零偏处理，得到每个所述陀螺仪数据对应的零偏样本值；根据所有所述零偏样本值，计算出零偏值。7.根据权利要求6所述的车载组合导航标定方法，其特征在于，所述针对每个所述样本组，对所述样本组内的每个所述陀螺仪数据进行零偏处理，得到每个所述陀螺仪数据对应的零偏样本值的步骤，包括：针对每个所述样本组的每个陀螺仪数据，采用零偏处理算法对所述陀螺仪数据进行处理，得到所述陀螺仪数据的零偏样本值；所述零偏处理算法包括：其中，b
mi
表示第m样本组的第i个陀螺仪数据的零偏样本值，m表示样本组的陀螺仪数据的数量，j表示样本组内的陀螺仪数据的序号，u
0[(i-1)m+j]
表示陀螺仪数据。8.根据权利要求6所述的车载组合导航标定方法，其特征在于，所述根据所述零偏样本值，计算出零偏值的步骤，包括：采用静态零偏公式，结合所述零偏样本值，计算出零偏值；所述静态零偏公式包括：其中，b
mi
表示第m样本组的第i个陀螺仪数据的零偏样本值，m表示样本组的数量，b0表示零偏值。9.根据权利要求2所述的车载组合导航标定方法，其特征在于，所述方法还包括获取旋转矩阵的步骤，包括：根据所述组合导航系统在车辆上的位置构建导航坐标系，并构建所述车辆的车体坐标系；以欧拉角旋转，将所述导航坐标系旋转至所述车体坐标系对齐，得到旋转矩阵。10.一种车载组合导航标定装置，其特征在于，包括第一采样模块、零偏估算模块、第二采样模块、标定模块和判断处理模块；所述第一采样模块，用于对组合导航系统的陀螺仪进行周期性采样，得到多个陀螺仪数据；
所述零偏估算模块，用于根据所述多个陀螺仪数据，估算出所述陀螺仪的零偏值；所述第二采样模块，用于判断所述零偏值是否小于预设的零偏阈值，若是，则获取所述组合导航系统的加速度计测量的至少两个重力加速度数据；其中，所述两个重力加速度数据为在车辆静止的情况下所述加速度计在不同时刻的测量值；所述标定模块，用于针对每个所述重力加速度数据，结合所述组合导航系统的导航坐标系和所述车辆的车体坐标系进行标定，得到所述组合导航系统的车辆安装角；所述判断处理模块，用于根据所有所述车辆安装角，判断是否标定成功，若是，则基于所有所述车辆安装角得到标定参数；若否，则返回所述第一采样模块执行所述对组合导航系统的陀螺仪进行周期性采样，得到多个陀螺仪数据的步骤，以在标定成功时得到标定参数。11.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现如权利要求1至9中任一项所述的车载组合导航标定方法。12.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的车载组合导航标定方法。

技术总结
本发明实施方式提出一种车载组合导航标定方法、装置、电子设备及存储介质，属于导航技术领域，根据从组合导航系统的陀螺仪采样得到的多个陀螺仪数据，估算陀螺仪的零偏值，在该零偏值指示陀螺仪的输出信号稳定时，获取组合导航系统的加速度计在车辆静止时测量的至少两个重力加速度数据，从而针对每个重力加速度，结合组合导航系统的导航坐标系和车辆的车体坐标系进行标定，得到组合导航系统的车辆安装角，并在判定标定成功的情况下，基于车辆安装角得到标定参数，实现在标定过程中考虑惯性导航系统的噪声变化(即陀螺仪的输出信号稳定性)，并对标定是否成功进行校验，能够极大地降低标定误差，提升标定准确度。提升标定准确度。提升标定准确度。


技术研发人员：徐鹏飞 司徒春辉 焦旭 李浩然
受保护的技术使用者：广州导远电子科技有限公司
技术研发日：2023.08.10
技术公布日：2023/10/20