[發明專利]智能手機車載情況下的高精度方向校正方法

有效

• 申請號: 201410654112.9
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104359493A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 宗曉杰;文祥計;張鐵柱;劉翔;王智
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種智能手機車載情況下的高精度方向校正方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)將智能手機固定在車輛上，假設手機坐標系表示為x',y',z'，車輛坐標系表示為x,y,z，通過多次加速啟動實驗，利用智能手機內嵌的加速度傳感器、GPS傳感器和方向傳感器采集車輛的加速度(a_x',a_y',a_z')、速度ν、經緯度、方向(w_x',w_y',w_z')和時間戳信息；

(2)對采集的數據通過速度和方向信息進行過濾，選出有效的直線加速啟動的加速度信息；具體為：

(2.1)通過步驟(1)采集到的速度篩選車輛的啟動狀態：車輛在3s內速度ν從零達到1.5m/s的狀態為啟動狀態；

(2.2)從步驟(2.1)篩選出的啟動狀態中進一步篩選出直線啟動行駛狀態：對車輛啟動狀態進行分析，對于方向波動值(啟動過程中w_y′的最大值與最小值之差)在4度以內的為直線啟動行駛狀態；

(2.3)從步驟(2.3)篩選出的直線啟動行駛狀態中進一步篩選出有效的直線啟動行駛狀態：加速度≥0.2m/s²的時刻為車輛啟動真實時刻，速度從零到非零變化的時刻與上述真實時刻的時間差為GPS延遲時間，選取GPS延遲時間≤3.5s時為有效的直線啟動行駛狀態；

(3)通過步驟(2)篩選出的直線啟動行駛狀態的方向計算得到x,y,z與x',y',z'之間的關系：具體為：

將車輛坐標系繞其Z軸順時針旋轉α角度后得到坐標系x₁,y₁,z₁，然后繞其X軸逆時針旋轉β角度后得到x₂,y₂,z₂，最后繞其Y軸逆時針旋轉γ角度，使得車輛坐標系經三次旋轉后與手機坐標系重合，β角度等于步驟(2)篩選出的有效的直線啟動行駛狀態的w_y′的平均值；γ角度等于步驟(2)篩選出的有效的直線啟動行駛狀態的w_z′的平均值；根據水平面的加速度值求出手機朝向與車輛前進方向的α角度，由下式求得，

α＝arctan(a_y1/a_x1)+90，a_x1<0,a_y1<0或a_x1<0,a_y1>0

α＝arctan(a_y1/a_x1)+270，a_x1>0,a_y1<0或a_x1>0,a_y1>0

其中，a_x1表示在坐標系x₁,y₁,z₁中x₁方向的加速度，a_y1表示在坐標系x₁,y₁,z₁中y₁方向的加速度，通過以下公式得到：

ax1ay1az1cosγ0-sinγsinβsinγcosβsinβcosγcosβsinγ-sinβcosβcosγax′‾ay′‾az′‾]]>

為有效啟動狀態加速度a_x′的平均值；為有效啟動狀態a_y′的平均值；為有效啟動狀態a_z′的平均值；a_z1表示在坐標系x₁,y₁,z₁中z₁方向的加速度；

得到坐標校正關系式如下：

xyz=cosαsinα0-sinαcosα0001cosγ0-sinγsinβsinγcosβsinβcosγcosβsinγ-sinβcosβcosγx′y′z′.]]>