[發明專利]用于商用車駕駛智能的IMU數據標定系統及標定方法

在審

• 申請號: 202011493272.1
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112595348A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 王爾烈;章俊;王洪亮;王顯會;皮大偉
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張玲

本發明公開一種用于商用車駕駛智能的IMU數據標定系統及標定方法。該系統采用商用車規級IMU、CAN采集工具、CAN通信線、標定軟件和上位機。IMU通過CAN通信線與CAN采集工具連接，用于采集商用車縱向加速度、橫向加速度和橫擺角速度，得到每種信號的多個采樣值；CAN采集工具和上位機連接，上傳采集的信號值到上位機中；上位機中開發有標定軟件和顯示界面，對商用車縱向加速度、橫向加速度和橫擺角速度等位姿數據進行采集、處理、標定和顯示。本發明基于CAN通信所開發的軟硬件標定系統對商用車規級IMU進行實時標定和數據的采集、處理，提高數據讀取的實時性、準確性和穩定性。

技術領域

本發明屬于車輛駕駛智能技術領域，具體涉及一種用于商用車駕駛智能的IMU數據標定系統及標定方法。

背景技術

本發明采用的車規級IMU(Inertial Measurement Unit，慣性測量單元)，包含兩個方向的加速度計和一個橫擺角速度傳感器。兩個加速度計分別測量x、y軸方向的加速度信息；橫擺角速度傳感器用于測量車輛的橫擺角速度。滿足商用車使用的精度高、成本低、安裝簡便、實時性高等要求。

慣性導航系統作為一種不依賴外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航系統，被廣泛應用在導航領域；作為慣性導航系統中最為關鍵的器件——IMU，智能融合了加速度計和陀螺儀等傳感器，為穩定和導航系統提供位置和運動識別；另外，隨著智能駕駛技術的發展，更需要能夠提供實時的車輛和狀態更新，IMU的更新頻率能夠彌補狀態辨識所欠缺的實時性和可靠性。

IMU在出廠和安裝使用過程中，會導致所測量的加速度和橫擺角速度不準確，如：受加工及車輛實際安裝條件制約等的影響，IMU坐標系和車輛行駛時的正交軸不重合；安裝過程中的碰撞或車輛行駛過程的振動；與此同時，器件中的隨機誤差包括隨機游走、零偏不穩定性導致零位的不斷變化，以及每次斷電重啟后零位都會發生變化。由以上因素，使得IMU的誤差參數和慣性元件參數發生變化，因此必須對IMU的相關參數進行標定。

目前對于車規級IMU標定方法較少，主要是對工業級三加速度計三陀螺儀的IMU進行標定。

國專利申請CN107576334A公開了“慣性測量單元的標定方法及裝置”，該方法中，提供了一種標定慣性測量單元的方法及裝置，不僅對慣性測量單元的零偏、比例因數和失準角進行重新標定，而且消除了各項參數之間的耦合。該方法包括：六種姿態狀態法獲取信號值；考慮各項參數之間的影響分別計算各項標定參數；在不同溫度下進行參數擬合。

世界知識產權組織專利申請WO/2019/196093公開了“基于云臺的IMU校準方法、裝置及存儲介質”，該方法中，提供了一種基于云臺的IMU校準方法，以獲得可對IMU測量結果進行修正偏差參數。該方法包括以下內容：將IMU固定到三軸云臺上；控制云臺的電機使IMU模塊的一設定面旋轉到六個待測面，記錄IMU模塊旋轉到每個待測面時IMU模塊測得的角速度和加速度；采用最小二乘法進行擬合運算，計算得到軸系數、軸間系數、零點偏移。該發明對慣性測量單元通過電機控制云臺來旋轉得到IMU的激勵，避免了機械應力對IMU模塊產生影響，提高IMU測量精度。

以上方法存在以下不足：1、對標定的設備要求很高，操作復雜。2、缺乏實時快速準確的數據采集、處理、標定軟硬件支持，難以保證數據的采集質量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種商用車駕駛智能的IMU數據采集、處理和標定方法，能實時快速準確對IMU進行標定，提高實際使用時商用車的加速度和橫擺角速度等位姿的測量精度。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種用于商用車駕駛智能的IMU數據標定系統，包括待標定IMU、CAN采集工具、CAN線和上位機；