[發明專利]一種基于慣性傳感器的里程測量方法

有效

• 申請號: 202010050947.9
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN110873575B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 郭晟;阮雙雙;郭向欣;劉建
• 申請（專利權）人: 立得空間信息技術股份有限公司
• 主分類號: G01C22/00
• 分類號: G01C22/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 羅飛

1.一種基于慣性傳感器的里程測量方法，其特征在于，包括：

步驟S1：將MEMS慣性測量單元MEMS-IMU通過預先設計的結構件固連安裝于車輪中心，使得MEMS-IMU的XOY平面與車輪平面之間呈一個預設夾角，其中，車上安裝有POS系統；

步驟S2：通過靜態標定方法獲取車載POS-IMU與MEMS-IMU之間的安裝角度關系；

步驟S3：將MEMS-IMU上電后，獲得第一陀螺數據和第一加速度信息，并實時接收車載POS系統輸出的IMU數據，其中，第一陀螺數據包括三軸陀螺輸出信息；

步驟S4：根據第一加速度信息、車載POS系統輸出的IMU數據以及車載POS系統與MEMS-IMU之間的安裝角度關系，計算車輪的第一里程速度，其中，第一加速度信息包括三軸加速度輸出信息，車載POS系統輸出的IMU數據包括車載POS-IMU測量的第二加速度信息，步驟S4具體包括：

步驟S4.1：根據第二加速度信息、車載POS系統與MEMS-IMU之間的安裝角度關系，獲取POS-IMU的第二加速度信息在車輪MEMS坐標系X軸和Y軸的投影：

其中，、、分別表示車載POS-IMU輸出的第二加速度信息在車輪MEMS坐標系X軸、Y軸、Z軸的投影，表示車載POS-IMU測量到的第二加速度信息，表示車載POS系統與MEMS-IMU之間的安裝角度關系；

步驟S4.2：根據POS-IMU的第二加速度信息在車輪MEMS坐標系X軸和Y軸的投影、車輪MEMS坐標系下第一加速度信息中X軸和Y軸的加速度輸出信息，計算車輪MEMS坐標系Y軸在時刻k轉過的角度：

其中，、、、分別表示k時刻和k-1時刻車輪MEMS坐標系下第一加速度信息的X軸和Y軸加速度輸出信息；、、、分別表示k時刻和k-1時刻車載POS-IMU輸出的第二加速度信息在車輪MEMS坐標系X軸和Y軸的投影；

步驟S4.3：根據車輪MEMS坐標系Y軸在時刻k轉過的角度和車輪周長，計算車輪的第一里程速度：

其中，表示第一里程速度、表示車輪周長；

步驟S5：根據第一陀螺數據中的Y軸陀螺輸出信息和預設夾角計算車輪的第二里程速度；

步驟S6：將第一里程速度與第二里程速度進行融合，得到目標里程速度。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S5具體包括：

步驟S5.1：根據車輪的轉動角度，獲取任意時刻車輪上的MEMS-IMU與初始時刻對應的姿態轉換關系：

其中，表示車輪的轉動角度，i表示時刻，取值范圍為1~k，表示任意時刻車輪上的MEMS-IMU與初始時刻對應的姿態轉換關系的矩陣；

步驟S5.2：根據任意時刻車輪上的MEMS-IMU與初始時刻對應的姿態轉換關系、第一陀螺數據中的Y軸陀螺輸出信息，獲得第一陀螺數據中Y軸陀螺輸出信息與車速之間的關系：

其中，表示MEMS-IMU測量到的第一陀螺數據中的Y軸陀螺輸出信息，為角速度信息，表示車輪周長，是MEMS-IMU的XOY平面與車輪平面之間的預設夾角， 表示車載POS系統與MEMS-IMU之間的安裝角度關系；

步驟S5.3：根據第一陀螺數據中Y軸陀螺輸出信息、第一陀螺數據中Y軸陀螺的信息與車速之間的關系，獲得車輪的第二里程速度：

。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S6具體包括：

通過預設慣性里程計解算方程，以MEMS-IMU加速度計信息為主，同時采用MEMS-IMU陀螺儀與加速度計融合，對第一里程速度和第二里程速度進行融合，獲得目標里程速度。