[發明專利]基于FPGA時間同步的里程計快速標定方法及系統

在審

• 申請號: 202011060843.2
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112229422A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 陳海波;褚之恒;張保群
• 申請（專利權）人: 深蘭人工智能（深圳）有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 陳紅橋

本發明公開了一種基于FPGA時間同步的里程計快速標定方法。包括初始靜對準步驟，由GNSS/IMU組合導航系統完成初始靜對準；行車路程劃分步驟，利用軌跡相似性原理，將行車路程劃分，分別計算里程計分段時間內脈沖當量和GNSS/IMU組合導航系統分段時間內的位移增量；標定步驟，通過遞推最小二乘法，對里程計刻度系數進行標定。本發明可以實現快速準確的估計結果。

技術領域

本申請涉及自動駕駛領域，更具體地涉及一種基于FPGA時間同步的里程計快速標定方法。

背景技術

隨著自動駕駛技術的發展與日臻成熟，自動駕駛將成為未來出行的一種重要手段。現階段的自動駕駛系統功能模塊主要包括感知模塊、定位模塊、規劃決策模塊、控制模塊、高精地圖模塊及云計算模塊。定位模塊作為自動駕駛系統的核心模塊，一方面用于路徑規劃和車輛的精確控制；同時還輔助感知系統，得到更加準確的檢測和跟蹤結果。在現有自動駕駛車輛定位技術方案中，多數采用多傳感器融合定位技術來確定車輛運動狀態如車輛位置、速度和姿態等。通常采用的傳感器包括慣性測量單元(Inertial Measurement Unit,IMU)、全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite System,GNSS)、里程計(Odometry,ODO)、激光雷達(Lidar)等。里程計可以用來測量自動駕駛車輛的行駛速度/行駛路程，其測量誤差不隨行駛時間積累，測速范圍寬、動態性能好，自主性和抗干擾能力強，與慣性測量單元(Inertial Measurement Unit,IMU)、全球衛星導航系統(GlobalNavigation Satellite System,GNSS)、激光雷達(Lidar)等通過數據融合技術，能夠有效提升自動駕駛車輛在城市峽谷、GNSS信號遮擋、應用環境特征退化等典型城市工況下短時定位精度。通常，里程計傳感器輸出與車輛行駛路程成比例的脈沖數，受限于路況特征(坑洼、崎嶇不平、胎壓)等因素，刻度系數的準確程度直接影響里程計測得的速度精度，因此需要對里程計標度因數進行精確標定。

專利號：CN106595715B，《基于捷聯慣導與衛星組合導航系統里程計標定方法與裝置》，利用捷聯慣導與衛星組合導航系統初始對準后的速度輸出序列與里程計速度序列進行時間對齊，以此來標定里程計的刻度系數和安裝誤差角，該方案標定精度高，適用于陸基通信指揮、測繪車輛，但捷聯慣導初始對準精度收斂需要較長時間，操作復雜度高，價格高昂(30萬以上)，不利于自動駕駛車輛系統快速部署。且受限于車載里程計增量輸出采樣間隔不穩定，直接利用里程計位移增量求取速度序列存在噪聲放大問題，影響里程計刻度系數準確標定。

專利號：CN111098335A，《一種雙輪差速驅動機器人里程計標定方法》利用連續多個滿足收斂條件時位姿測量時刻修正后的狀態向量確定差動機器人的里程計標定結果，但鮮有提及里程計及機器人位姿測量系統時間同步的約束，限于差速里程計上報運動增量信息無時間指標，僅利用里程計左右輪運動增量與位姿測量系統的輸出進行時間匹配插值，難以準確標定差速里程計參數。

專利號：CN111324848A，《移動激光雷達測量系統車載軌跡數據優化》，通過GNSS/IMU組合導航系統輸出的導航參數(位置、速度、姿態)以及IMU加速度計信息，對測量軌跡進行粗分段、細分段，利用SG局部特征的多項式擬合方法對軌跡數據進行平滑處理，有助于消除GNSS/IMU組合導航系統的局部位置跳躍點，提高軌跡數據、點云地圖精度。該專利屬于軌跡分段后應用領域，分段及平滑結果依賴于GNSS/IMU組合導航系統的輸出精度，忽略了自動駕駛車輛應用場景復雜(城市峽谷、工業園區、隧道等)，GNSS/IMU組合導航系統不能提供長時間的精確的位置、速度、姿態(俯仰角、橫滾角)及方位信息。