[發明專利]基于全球定位系統數據采集的車身側偏角計算方法

無效

• 申請號: 201210437766.7
• 申請日: 2012-11-05
• 公開（公告）號: CN102954783A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 李亮;徐英豪
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01B21/22
• 分類號: G01B21/22;G01S19/53
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種基于全球定位系統數據采集的車身側偏角計算方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

（1）定義車體的左右對稱的平面上前后方向的車頂連線為車體的中軸線，在車體頂部前后方向上分別布置兩根接收機天線，兩根接收機天線分別位于中軸線上的A、B兩點，兩根接收機天線分別由信號線與車體內的兩個接收機相連接，兩個接收機通過兩根天線與衛星進行通訊，實時接收車體中軸線上A、B兩點的經度、緯度、高度、水平速度矢量以及水平速度矢量與正北方向的夾角，其中經度、緯度和高度基于84大地坐標參考系，A點的緯度以lat_0表示，A點的經度以lon_0表示，A點的水平速度矢量以hor_0表示，A點的水平速度矢量與正北方向的夾角以α表示，B點的緯度以lat_1表示，B點的經度以lon_1表示；

（2）兩個接收機分別以二進制形式通過第一串口和第二串口向外交替發送第一數據包和第二數據包；第一數據包和第二數據包中，前三個字節為起始位，第五個字節為區分兩數據包的辨別位，第一數據包中包含被測點的經度、緯度和高度信息，第二數據包中包含被測點的水平速度矢量以及水平速度矢量與正北方向的夾角信息；

（3）數據采集處理模塊分別以一定周期采集上述兩個接收機分別通過第一串口和第二串口發送的數據，將接收數據放入緩存，并通過兩個數據包中的起始位讀取數據，通過兩個數據包辨別位判定第一數據包或第二數據包；

（4）利用高斯投影法，將A、B兩點的經度和緯度由84大地坐標系轉換到高斯平面坐標，設a和b分別表示地球的長軸半徑和短軸半徑，X表示赤道至A點緯度的子午線弧長，N表示卯酉圈曲率半徑，ρ表示地球橢球面曲率半徑，l表示A點經度與子午線經度之間的差值，L₀表示子午線經度，e表示地球橢圓偏心率，d、t、X、η、A₀、B₀、C₀是中間變量，則高斯平面坐標系下A點坐標(x₀,y₀)為：

x0=X+N2tcos2(lat_0)12+N24tcos4(lat_0)(5-t2+9η2+4η4)14]]>

y0=Ncos(lat_0)1+N6cos3(lat_0)(1-t2+η2)13]]>

其中，η2=(a2-b2)b2cos2(lat_0),]]>l=lon_0-L₀，t=tan?lat_0，d=b2a,]]>

X=A0(lat_0)ρ-B0sin(lat_0)cos(lat_0)-C0sin3(lat_0)cos(lat_0)]]>

A0=d(1+34e2+4564e4)]]>

B0=d(34e2+4564e4)]]>

C0=d1532e4,]]>

由B點經度lon_1和緯度lat_1，得到B點處在高斯水平坐標系下的坐標(x₁,y₁)為：

x1=X+N2tcos2(lat_1)12+N24tcos4(lat_1)(5-t2+9η2+4η4)14]]>

y1=Ncos(lat_1)1+N6cos3(lat_1)(1-t2+η2)13]]>

其中，η2=(a2-b2)b2cos2(lat_1),]]>l=lon_1-L₀，t=tan?lat_1，d=b2a,]]>

X=A0(lat_1)ρ-B0sin(lat_1)cos(lat_1)-C0sin3(lat_1)cos(lat_1)]]>

A0=d(1+34e2+4564e4)]]>

B0=d(34e2+4564e4)]]>

C0=d1532e4;]]>

（5）重復通過步驟（4）的計算，分別得到A點和B點在同一采樣時刻的坐標(x_0i,y_0i)和(x_1i，y_1i)（i=1,2,3…），設以A點的第一個采樣值計算得到的坐標值(x₀₁,y₀₁)為坐標原點，得到一個相對坐標系，A、B兩點每一時刻計算得到的坐標值都減去A點首個計算得到的坐標值(x₀₁,y₀₁)，得到A、B兩點在相對坐標系下的坐標值分別為(x_0i',y_0i')和(x_1i′,y_1i′)；

（6）根據步驟（5）的計算結果，得到A點在相對坐標系下的水平速度矢量方向與正東方向的夾角γ：γ=arctan|y0i′-y1i′||x0i′-x1i′|×180π,]]>

并得到車體在上述相對坐標系的四個象限中車體的車身側偏角β：

當A點平面速度矢量方向在AB連線的左側時，則車體在相對坐標系的四個象限中的車身側偏角β為，

第一象限時β=π2-γ-α,]]>第二象限時β=π2+γ-α,]]>第三象限時β=3π2-γ-α,]]>第四象限時β=3π2+γ-α;]]>

當A點平面速度矢量方向在AB連線的右側時，得到車體在相對坐標系下四個象限中的車身側偏角β為：

第一象限時β=α-π2+γ,]]>第二象限時β=α-π2-γ,]]>第三象限時β=α-3π2+γ,]]>第四象限時β=α-γ-3π2.]]>