一种在线标定和修正车辆轮速计的方法和装置与流程

1.本发明涉及导航领域，尤其涉及一种在线标定和修正车辆轮速计的方法和装置。


背景技术：

2.卫星导航(satellite navigation)是指采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术。目前，世界上共具有四个全球卫星导航系统(global navigation satellite system,gnss)，它们是我国北斗卫星导航系统(beidou satellite navigation system,bds)、美国全球卫星定位系统(global positioning system,gps)、欧洲伽利略系统(galileo)以及俄罗斯格洛纳斯系统(glonass)。它们的基本原理，都是通过围绕地球运转的人造卫星向地球表面发射经过编码调制的连续波无线电信号，信号中编码载有卫星信号准确的发射时间，以及不同时间卫星在空间的准确位置(星历)。
3.轮速计是用来测量汽车车轮转速的传感器。对于现代汽车而言，轮速信息是必不可少的，它具有结构简单、成本低、不怕泥污等特点，汽车动态控制系统(vehicle dynamics control,vdc)、汽车电子稳定程序(electronic stability program,esp)、防抱死制动系统(antilock brake system,abs)、自动变速器得控制系统等都需要轮速信息。轮速计的基本原理是车轮齿圈旋转，引起磁场变化，每经过一个齿产生一个脉冲信号，脉冲的频率反映车速的快慢。以240齿轮速传感器为例，车轮转一圈产生240个脉冲，那么每产生一个脉冲，车辆对应的行驶距离l为：
[0004][0005]
其中，l为车辆行驶距离，r为车轮半径。
[0006]
在车载导航领域，车辆轮速计是对卫星导航的重要补充。当卫星信号因高楼、树木、隧道等遮挡而导致失锁和定位失败时，车辆能够依靠轮速计输出数据进行航位推算(dead reckoning)，从而保持连续定位的能力。然而，由于车轮存在加工偏差、车胎胎压也在不断变化，车轮半径参数r通常难以准确确定；同时，由于路面颠簸等因素，也会对轮速计的测量带来误差，影响输出数据的准确性。因此，如果仅依靠轮速计输出信息进行定位，通常会存在较大的累积误差、无法满足车辆高精度定位要求。


技术实现要素：

[0007]
本发明的目的在于提供一种在线标定和修正车辆轮速计的方法和装置,提高车辆轮速计的速度或位置测量精度。
[0008]
为实现上述发明目的，本发明提供一种在线标定和修正车辆轮速计的方法，包括：
[0009]
s1.基于卫星定位获取车辆在开阔无遮挡地段的行驶轨迹，并分别获取所述行驶轨迹起点的起点位置坐标和终点的终点位置坐标，以及，基于所述车辆的轮速计得出所述行驶轨迹的车辆行驶距离；
[0010]
s2.基于所述起点位置坐标和所述终点位置坐标判断所述起点与所述终点之间的
第一距离是否大于第一预设值；
[0011]
s3.基于所述起点位置坐标和所述终点位置坐标之间的连续卫星定位坐标，判断所述行驶轨迹是否为直线轨迹；
[0012]
s4.若所述第一距离大于所述第一预设值，且所述行驶轨迹为直线轨迹，则以所述第一距离作为所述行驶轨迹的轨迹直线距离；
[0013]
s5.利用所述轨迹直线距离和所述车辆行驶距离对所述轮速计的系统误差参数进行标定；
[0014]
s6.利用所述系统误差参数，对所述轮速计输出的车辆原始运动速度或距离信息进行修正。
[0015]
根据本发明的一个方面，步骤s3中，基于所述起点位置坐标和所述终点位置坐标之间的连续卫星定位坐标，判断所述行驶轨迹是否为直线轨迹的步骤中，包括：
[0016]
s31.在所述行驶轨迹的起点和终点之间抽取至少三个卫星定位的二维位置坐标点；
[0017]
s32.基于所述二维位置坐标点，并利用二次函数对所述行驶轨迹进行拟合，其表示为：
[0018][0019]
式中，(xi,yi)为通过卫星定位所得到的车辆二维位置坐标，(a1,a2,a3)为二次函数的拟合系数；
[0020]
或者，通过计算和比较所述二维位置坐标点之间的斜率的变化，判断所述行驶轨迹是否为直线，其表示为：
[0021][0022]
式中，m1,m2,
…
,m
i-1
为所述二维位置坐标点之间的斜率；
[0023]
s33.当系数a1小于预设阈值，或者m1,m2,
…
,m
i-1
之间的差异小于预设阈值，则判断所述行驶轨迹为直线轨迹。
[0024]
根据本发明的一个方面，步骤s5中，利用所述轨迹直线距离和所述车辆行驶距离对所述轮速计的系统误差参数进行标定的步骤中，所述系统误差参数表示为：
[0025][0026]
其中，表示轨迹直线距离，l
ab
表示车辆行驶距离。
[0027]
根据本发明的一个方面，步骤利用所述系统误差参数，对所述轮速计输出的车辆原始运动速度或距离信息进行修正的步骤中，若对所述车辆原始运动速度进行修正，则表示为：
[0028][0029]
其中，表示修正后的车辆原始运动速度，v表示车辆原始运动速度；
[0030]
若对所述距离信息进行修正，则表示为：
[0031]
[0032]
其中，表示修正后的距离信息，l表示距离信息。
[0033]
根据本发明的一个方面，步骤s1中，基于卫星定位获取车辆在开阔无遮挡地段的行驶轨迹的步骤中，所述卫星定位采用标准单点定位、实时动态载波相位差分定位、精密单点定位、星基增强定位中的至少一种。
[0034]
为实现上述发明目的，本发明提供一种一种在线标定和修正车辆轮速计的装置，包括：
[0035]
轮速计，用于测量和输出车辆的车辆原始运动速度或距离信息；
[0036]
卫星定位接收机，用于测量和得到所述车辆的位置坐标；
[0037]
处理器；
[0038]
存储器，包括处理器可执行的程序指令，当所述程序指令由所述处理器执行时，使得所述装置执行前述的方法。
[0039]
根据本发明的一种方案，本发明能够通过卫星定位，自动判断和选取合适的适用条件，对车辆轮速计的系统误差参数予以动态标定和修正，从而有效提高车辆轮速计的速度、位置测量精度。
[0040]
根据本发明的一种方案，利用本发明所提供的在线标定和修正车辆轮速计的方法和装置，能够结合卫星定位，自动判断和选取合适的适用条件，对车辆轮速计的系统误差参数予以标定。整个标定过程可在车辆行驶中动态、在线完成，无需人为干预或专门进行，使用方便、便捷、高效。通过对车辆轮速计系统误差的标定和修正，能够有效提高车辆轮速计的速度、位置测量精度，以及车辆定位及组合定位的性能。
附图说明
[0041]
图1是根据本发明的一种实施方式的在线标定和修正车辆轮速计的方法的步骤框图；
[0042]
图2是根据本发明的一种实施方式的在线标定和修正车辆轮速计的方法中利用二次函数对行驶轨迹进行拟合的示意图。
具体实施方式
[0043]
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0044]
如图1所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的一种在线标定和修正车辆轮速计的方法，其特征在于，包括：
[0045]
s1.基于卫星定位获取车辆在开阔无遮挡地段的行驶轨迹，并分别获取行驶轨迹起点的起点位置坐标和终点的终点位置坐标，以及，基于车辆的轮速计得出行驶轨迹的车辆行驶距离；
[0046]
s2.基于起点位置坐标和终点位置坐标判断起点与终点之间的第一距离是否大于第一预设值；
[0047]
s3.基于起点位置坐标和终点位置坐标之间的连续卫星定位坐标，判断行驶轨迹是否为直线轨迹；
[0048]
s4.若第一距离大于第一预设值，且行驶轨迹为直线轨迹，则以第一距离作为行驶
轨迹的轨迹直线距离；
[0049]
s5.利用轨迹直线距离和车辆行驶距离对轮速计的系统误差参数进行标定；
[0050]
s6.利用系统误差参数，对轮速计输出的车辆原始运动速度或距离信息进行修正。
[0051]
根据本发明的一种实施方式，步骤s1中，当车辆运行在某一开阔无遮挡地段时，通过卫星定位得到车辆在起点a的起点位置坐标和终点b的终点位置坐标。在本实施方式中，车辆是否行驶在开阔无遮挡地段，可以通过卫星定位设备是否正常定位输出，或者rtk定位解是否固定来判断。
[0052]
根据本发明的一种实施方式，基于起点位置坐标和终点位置坐标判断起点与终点之间的第一距离是否大于第一预设值的步骤中，通过判断第一距离是否大于第一预设值的方式可有效降低卫星定位的相对误差。随着车辆直线运动距离越长，对轮速计系统误差参数的修正会越准确。例如，第一预设值设置为100m或者200m等。
[0053]
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，步骤s3中，基于起点位置坐标和终点位置坐标之间的连续卫星定位坐标，判断行驶轨迹是否为直线轨迹的步骤中，包括：
[0054]
s31.在行驶轨迹的起点和终点之间抽取至少三个卫星定位的二维位置坐标点；在本实施方式中，可使用远多于三个以上的卫星定位二维位置坐标。例如，可以使用十几个，甚至几十个，由此来提高拟合函数计算的准确性。
[0055]
s32.基于二维位置坐标点，并利用二次函数对行驶轨迹进行拟合，其表示为：
[0056][0057]
式中，(xi,yi)为通过卫星定位所得到的车辆二维位置坐标，(a1,a2,a3)为二次函数的拟合系数；
[0058]
s33.当系数a1小于预设阈值，则判断行驶轨迹为直线轨迹。在本实施方式中，系数a1的值越小，车辆行驶轨迹越接近于直线。例如，预设阈值可设置为0.001，或者更小。
[0059]
通过上述设置，采用确定出所行驶轨迹是否为直线轨迹的方式，可以更加准确的使得行驶轨迹的测量距离与车辆真是运行距离更为接近，进而，利用卫星定位对车辆轮速计系统误差参数修正会越准确。
[0060]
根据本发明的另一种实施方式，步骤s3中，基于起点位置坐标和终点位置坐标之间的连续卫星定位坐标，判断行驶轨迹是否为直线轨迹的步骤中，包括：
[0061]
s31.在行驶轨迹的起点和终点之间抽取至少三个卫星定位的二维位置坐标点；在本实施方式中，可使用远多于三个以上的卫星定位二维位置坐标。例如，可以使用十几个，甚至几十个，由此来提高拟合函数计算的准确性。
[0062]
s32.通过计算和比较所述二维位置坐标点之间的斜率的变化，判断所述行驶轨迹是否为直线，其表示为：
[0063][0064]
式中，m1,m2,
…
,m
i-1
为所述二维位置点之间的斜率；
[0065]
s33.当斜率m1,m2,
…
,m
i-1
之间的差异小于预设阈值，则判断所述行驶轨迹为直线轨迹。
[0066]
根据本发明的一种实施方式，步骤s5中，利用轨迹直线距离和车辆行驶距离对轮
速计的系统误差参数进行标定的步骤中，在前述步骤中已经通过车辆的轮速计获得了车辆行驶距离l
ab
；并且，通过卫星定位获得了车辆直线行驶距离由于卫星定位在空旷无遮挡环境下能够达到很高的定位精度，在rtk增强下甚至能达到厘米级的精度，因此我们可通过与l
ab
之间比例关系，估计车辆轮速计的系统误差参数，进而，系统误差参数表示为：
[0067][0068]
其中，表示轨迹直线距离，l
ab
表示车辆行驶距离。
[0069]
根据本发明的一种实施方式，步骤s6中，利用系统误差参数，对轮速计输出的车辆原始运动速度或距离信息进行修正的步骤中，若对车辆原始运动速度进行修正，则表示为：
[0070][0071]
其中，表示修正后的车辆原始运动速度，v表示车辆原始运动速度；
[0072]
若对距离信息进行修正，则表示为：
[0073][0074]
其中，表示修正后的距离信息，l表示距离信息。
[0075]
根据本发明的一种实施方式，步骤s1中，基于卫星定位获取车辆在开阔无遮挡地段的行驶轨迹的步骤中，卫星定位采用标准单点定位、实时动态载波相位差分定位、精密单点定位、星基增强定位中的至少一种。
[0076]
根据本发明，能够自动检测车辆运动轨迹是否为直线，并由此对车辆轮速计进行修正。基于直线运动轨迹对车辆轮速计进行误差修正，既无需车辆运动方位角信息，也避免了车辆运动方向角变化对轮速修正带来的繁琐操作及不利影响，从而能够快速高效地获得准确、可靠的修正结果，有效提高车载导航定位精度性能。
[0077]
根据本发明的一种实施方式，本发明的一种在线标定和修正车辆轮速计的装置，包括：
[0078]
轮速计，用于测量和输出车辆的车辆原始运动速度或距离信息；
[0079]
卫星定位接收机，用于测量和得到车辆的位置坐标；
[0080]
处理器；
[0081]
存储器，包括处理器可执行的程序指令，当程序指令由处理器执行时，使得装置执行前述的方法。
[0082]
上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
[0083]
以上所述仅为本发明的一个方案而已，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：
1.一种在线标定和修正车辆轮速计的方法，其特征在于，包括：s1.基于卫星定位获取车辆在开阔无遮挡地段的行驶轨迹，并分别获取所述行驶轨迹起点的起点位置坐标和终点的终点位置坐标，以及，基于所述车辆的轮速计得出所述行驶轨迹的车辆行驶距离；s2.基于所述起点位置坐标和所述终点位置坐标判断所述起点与所述终点之间的第一距离是否大于第一预设值；s3.基于所述起点位置坐标和所述终点位置坐标之间的连续卫星定位坐标，判断所述行驶轨迹是否为直线轨迹；s4.若所述第一距离大于所述第一预设值，且所述行驶轨迹为直线轨迹，则以所述第一距离作为所述行驶轨迹的轨迹直线距离；s5.利用所述轨迹直线距离和所述车辆行驶距离对所述轮速计的系统误差参数进行标定；s6.利用所述系统误差参数，对所述轮速计输出的车辆原始运动速度或距离信息进行修正。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s3中，基于所述起点位置坐标和所述终点位置坐标之间的连续卫星定位坐标，判断所述行驶轨迹是否为直线轨迹的步骤中，包括：s31.在所述行驶轨迹的起点和终点之间抽取至少三个卫星定位的二维位置坐标点；s32.基于所述二维位置坐标点，并利用二次函数对所述行驶轨迹进行拟合，其表示为：式中，(x
i
,y
i
)为通过卫星定位所得到的车辆二维位置坐标，(a1,a2,a3)为二次函数的拟合系数；或者，通过计算和比较所述二维位置坐标点之间的斜率的变化，判断所述行驶轨迹是否为直线，其表示为：式中，m1,m2,
…
,m
i-1
为所述二维位置坐标点之间的斜率；s33.当系数a1小于预设阈值，或者m1,m2,
…
,m
i-1
之间的差异小于预设阈值，则判断所述行驶轨迹为直线轨迹。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s5中，利用所述轨迹直线距离和所述车辆行驶距离对所述轮速计的系统误差参数进行标定的步骤中，所述系统误差参数表示为：其中，表示轨迹直线距离，l
ab
表示车辆行驶距离。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤利用所述系统误差参数，对所述轮速计输出的车辆原始运动速度或距离信息进行修正的步骤中，若对所述车辆原始运动速度进
行修正，则表示为：其中，表示修正后的车辆原始运动速度，v表示车辆原始运动速度；若对所述距离信息进行修正，则表示为：其中，表示修正后的距离信息，l表示距离信息。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤s1中，基于卫星定位获取车辆在开阔无遮挡地段的行驶轨迹的步骤中，所述卫星定位采用标准单点定位、实时动态载波相位差分定位、精密单点定位、星基增强定位中的至少一种。6.一种在线标定和修正车辆轮速计的装置，其特征在于，包括：轮速计，用于测量和输出车辆的车辆原始运动速度或距离信息；卫星定位接收机，用于测量和得到所述车辆的位置坐标；处理器；存储器，包括处理器可执行的程序指令，当所述程序指令由所述处理器执行时，使得所述装置执行权利要求1至5任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种在线标定和修正车辆轮速计的方法和装置，其中方法包括：基于卫星定位获取车辆在开阔无遮挡地段的行驶轨迹，并分别获取行驶轨迹起点的起点位置坐标和终点的终点位置坐标，基于车辆的轮速计得出行驶轨迹的车辆行驶距离；基于起点位置坐标和终点位置坐标判断起点与终点之间的第一距离是否大于第一预设值；基于起点位置坐标和终点位置坐标之间的连续卫星定位坐标，判断行驶轨迹是否为直线轨迹；若第一距离大于第一预设值，且行驶轨迹为直线轨迹，则以第一距离作为行驶轨迹的轨迹直线距离；利用轨迹直线距离和车辆行驶距离对轮速计的系统误差参数进行标定；利用系统误差参数，对轮速计输出的车辆原始运动速度或距离信息进行修正。离信息进行修正。


技术研发人员：王云飞
受保护的技术使用者：北京眸星科技有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/8/1