專利名稱：車載組合導(dǎo)航中里程計(jì)脈沖當(dāng)量確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及^^^支術(shù)領(lǐng)域,尤指一種車載組合^^元中里程計(jì)脈沖當(dāng)量確定方法。
背景技術(shù)：
為了采集i^J里位置數(shù)據(jù)，或者給車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)導(dǎo)航，我們通常在車輛上裝載GPS 定位設(shè)備，采用動(dòng)態(tài)定位方法，來(lái)實(shí)時(shí)獲取車輛的地理位置。但是，在城市交通環(huán) 境中，由于高樓、高架橋、隧道等障礙物的阻隔，經(jīng)常出觀^妄收不到正常定位所需 的GPS衛(wèi)星信號(hào)，由此導(dǎo)致GPS接收機(jī)不能定位或定位誤差太大。針對(duì)這種狀況， 通常將GPS接收機(jī)同陀螺儀、里程計(jì)等傳感器進(jìn)行集成，通iii且合^的模式^ii 行定位，這種，系統(tǒng)即為GPS/DR組合^L系統(tǒng)。所iii且合^M元系統(tǒng)是指將兩種 或兩種以上的，系統(tǒng)以適當(dāng)方式組合為一種"f^元系統(tǒng)，以&'提高系鄉(xiāng)廁青度和改 善系統(tǒng)可靠性等目的。在GPS接收狀況良好時(shí)(GPS接收機(jī)能正常定位)，直4勤吏 用GPS接收機(jī)的位置輸出，當(dāng)GPS不能正常定位時(shí)，采用航位推算(DR, Dead-Reckoning)的方法，來(lái)持續(xù)提供車輛的位置信息，/人而實(shí)現(xiàn)不間斷的準(zhǔn)確定 位。所述DR是一種常用的^^^f立技術(shù)，其^^原理是利用方向傳感器和ii^傳 感器來(lái)推算車輛的瞬時(shí)位置，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)自主式定位.
在GPS/DR組合^^t系統(tǒng)中，[時(shí)刻，GPS輸出車輛當(dāng)前的《樹位置坐標(biāo)， 陀螺儀輸出車輛,AJi—時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻車輛所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，而里程計(jì)則輸出車輛從 上一時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的脈沖計(jì)數(shù)。脈沖計(jì)數(shù)與脈沖當(dāng)量的乘積即為車輛/AJi—時(shí)刻 到當(dāng)前時(shí)刻移動(dòng)的距離。所i^y永沖當(dāng)量(odometerscale)指^脈沖時(shí)間車輪^it 的距離。根據(jù)GPS輸出的纟fe^位置坐標(biāo)，可計(jì)算出車輛的起始位置和行ii^向。由 陀螺儀輸出的角>1值，可得到車輛每一時(shí)刻的方向。
車輛上的里程計(jì)，都有標(biāo)定的脈沖當(dāng)量值。在實(shí)際情況中，由于車輛4^胎的飽 和度、氣溫等因素的變化，月^中當(dāng)量也會(huì)隨之變化。因此，在進(jìn)行^/f立推算時(shí)，需 要實(shí)時(shí)計(jì)算脈沖當(dāng)量值。
通常采用的確定脈沖當(dāng)量的方法是先設(shè)定兩個(gè)變量DistSum、 PulseSum,.分 別用于記射巨離累計(jì)值和脈沖計(jì)數(shù)累計(jì)值。為了確定脈沖當(dāng)量的值，首先判斷GPS定位點(diǎn)是否有效(即GPS輸出數(shù)據(jù)有效性為True,定^f莫式為3D，衛(wèi)星數(shù)>=5, HDOP<4),如果兩相鄰的GPS定位點(diǎn)均有效，則計(jì)算這兩個(gè)定位點(diǎn)之間的距離， 讓后將距離值累加至DistSum,同時(shí)將第二點(diǎn)的脈沖計(jì)數(shù)值累加至PulseSum,當(dāng) DistSum的值iiJij一定長(zhǎng)^，用DistSum除以PulseSum，即得到脈沖當(dāng)量的值。 由上述可知，i賄技術(shù)車載組合攤中里程計(jì)脈沖當(dāng)量確定方法存在下列缺陷
1、 由于GPS定位系統(tǒng)的固有誤差，在接收狀況良好的情況下，GPS定位點(diǎn)的誤 差也可能大于5米，相鄰兩點(diǎn)的距離誤差即可能ii5)Jl0m,由此導(dǎo)lt^巨離累計(jì)值的誤 差也較大，從而導(dǎo)致脈沖當(dāng)量的誤差也比較大。
2、 在車輛行進(jìn)的過(guò)程中，車輛的行駛路線可能是曲線，即斜目鄰的兩個(gè)GPS 定位點(diǎn)之間，車輛的實(shí)際行駛專Ai^曲線，但是在計(jì)算距離累計(jì)值時(shí)，采用的是這 兩個(gè)有效GPS定位點(diǎn)之間的^a^巨離，兩點(diǎn)之間的鄉(xiāng)^殳比曲線^^豆，由此計(jì)算出的 脈沖當(dāng)量也會(huì)比實(shí)際值要小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明^^決的問(wèn)^^提[種準(zhǔn)確性高的車載組合#中里程計(jì)脈沖當(dāng)量確 定方法。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明車載組合，中里程計(jì)脈沖當(dāng)量確定方法的技術(shù)方 案包括
步驟1)判斷車輛是否直線行馬史，否則重復(fù)執(zhí)行步驟1); 步驟2)選取有效的GPS定位點(diǎn)；
步驟3 )從有效的GPS定位點(diǎn)中依次選取第i-2、 i-l和i點(diǎn)，計(jì)算第i-2和第i-l 之間的距離D(i-l)以及第i-l和第i點(diǎn)之間的距離D(i),然后分別除以脈沖計(jì)數(shù)得到 臨時(shí)脈沖當(dāng)量值PO(i-l)和PO(i),再分別除以里程計(jì)標(biāo)定的脈沖當(dāng)量值得到商 alpha(i-l)和alpha(i);
步驟4)若alpha(i-l)和alpha(i)均大于0.95,且PO(i-l)除以PO(i)大于0.99且小 于1.01,將第i-2、 i-l和i點(diǎn)依次連成的兩條^^殳的距離和對(duì)應(yīng)的月&中計(jì)數(shù)分別加入 距離累計(jì)值和脈沖累計(jì)值；否則令i—+1, "i^f亍步驟3);
步驟5)若距離累計(jì)值大于lkm,距離累計(jì)值除以脈沖累計(jì)值即得到月^中當(dāng)量 值；否則令—i+l,扭^亍步驟3)。
其中，所述步驟2 )還進(jìn)一步包括步驟21)讀取GPS定位點(diǎn)并判斷其定位狀態(tài)是否有效，若無(wú)效，重復(fù)纟W亍步 驟21);
步驟22)判斷所述GPS定位點(diǎn)是否是3D定^^莫式，若不是，^f于步驟21); 步驟23)判斷衛(wèi)星數(shù)量是否大于等于閾值，若否，扭^于步驟21); 步驟24)判斷水平坐標(biāo)的精度強(qiáng)弱^A否小于閾值，若否，執(zhí)行步驟21); 步驟25 )所述GPS定位點(diǎn)為有效，重復(fù)^^亍步驟21)直至選取出若干有效的 GPS定位點(diǎn)。
與現(xiàn)有技斜目比，本發(fā)明車載導(dǎo)航中里程計(jì)脈沖當(dāng)量確定方法的有益歲丈果為 首先，由于先判斷車輛是否直線行駛，從而避免了將車輛在曲線行駛時(shí)的GPS
定位點(diǎn)弓I t^:K沖當(dāng)量的計(jì)算，因此使得脈沖當(dāng)量的計(jì)算準(zhǔn)確性高。
其次，由于將里程計(jì)的脈沖當(dāng)量標(biāo)定值引入到判定GPS點(diǎn)能否作為脈沖當(dāng)量計(jì) 算，從而濾除了定位誤差較大的GPS定位點(diǎn)。
再者，由于采用了將臨時(shí)脈沖當(dāng)量相似度作為GPS點(diǎn)的選擇標(biāo)準(zhǔn)，從而保證了 選擇的GPS定位點(diǎn)的精度，由jt談高了脈沖當(dāng)量值的精度。


圖1是本發(fā)明車載導(dǎo)航中里程計(jì)脈沖當(dāng)量確定方法的流程圖； 圖2是圖1中的步驟2)的進(jìn)一步細(xì)分的i^呈圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明航位推算中初始方向的確定方法包括 步驟1)判斷車輛是否直線行駛，否則重復(fù)"^f于步驟1); 步驟2)選M效的GPS定位點(diǎn)；
步驟3 )從有效的GPS定位點(diǎn)中依次選取第i-2、 i-l和i點(diǎn)，計(jì)算第i-2和第i-l 之間的距離D(i-1)以;^ i-l和第i點(diǎn)之間的距離D(i)，然后分別除以脈沖計(jì)數(shù)得到 臨時(shí)脈沖當(dāng)量值PO(i-l)和PO(i),再分別除以里程計(jì)標(biāo)定的脈沖當(dāng)量值得到商 alpha(i-l)和alpha(i);
步驟4)若alpha(i-l)和alpha(i)均大于0.95,且PO(i-l)除以PO(i)大于0.99且小 于1.01,將第i-2、 i-l和i點(diǎn)依次連成的兩條^l爻的距離和對(duì)應(yīng)的脈沖計(jì)數(shù)分別加入 距離累計(jì)值和脈沖累計(jì)值；否則令i二i+l， 4W亍步驟3);步驟5)若距離累計(jì)值大于lkm，距離累計(jì)值除以脈沖累計(jì)值即得到脈沖當(dāng)量 值；否則令i-i+l，扭J亍步驟3)。
由上述可知，本發(fā)明車載，中里程計(jì)脈沖當(dāng)量確定方法，首先是判斷車輛是 否直線行駛，判斷車輛是否直線行駛的方iU艮多，例如可采用陀螺儀輸出倡是否小 于l度來(lái)判斷，若是則可判定車輛為直線行駛，否則為曲線4亍馬史。然后選:W效的 GPS定位點(diǎn)，再?gòu)挠行У腉PS定位點(diǎn)中篩選出滿足下列^f牛的定位點(diǎn)從有效的 GPS定位點(diǎn)中依次選取第i-2、 i-l和i點(diǎn)，計(jì)算第i-2和第i-l之間的距離D(i-l)以及 第i-l和第i點(diǎn)之間的距離D(i),然后分別除以脈沖計(jì)數(shù)得到臨時(shí)脈沖當(dāng)量值PO(i-l) 和PO(i),再分別除以里程計(jì)標(biāo)定的脈沖當(dāng)量值得到商alpha(i-l)和alpha(i); alpha(i-l)和alpha(i)均大于0.95，且PO(i-l)除以PO(i)大于0.99且小于1.01。將滿足 上述^f牛的連續(xù)三個(gè)點(diǎn)依次連成的兩條^l殳的距離和對(duì)應(yīng)的脈沖計(jì)數(shù)分別加Ai巨離 累計(jì)值和脈沖累計(jì)值，直到距離累計(jì)值大于lkm，用該距離累計(jì)值除以脈沖累計(jì)值 即得到脈沖當(dāng)量值。
如圖2所示，步驟2)還進(jìn)一步包括
步驟21)讀取GPS定位點(diǎn)并判斷其定位狀態(tài)是否有效，若無(wú)效，重復(fù)執(zhí)行步 驟21);
步驟22)判斷所述GPS定位點(diǎn)是否是3D定4勁莫式，若不是，扭/f亍步驟21); 步驟23)判斷衛(wèi)星數(shù)量是否大于等于閾值，若否，執(zhí)行步驟21); 步驟24)判斷水平坐標(biāo)的精度強(qiáng)弱;1A否小于闊值，若否，執(zhí)行步驟21); 步驟25)所述GPS定位點(diǎn)為有效，重復(fù)4似亍步驟21)直至選取出若干有效的 GPS定位點(diǎn)。
由上述可知，作為有效的GPS定位點(diǎn)的條件^^位狀態(tài)有效、3D定位模式、 衛(wèi)星數(shù)量和HDOP (horizontal dilution of precision,水平，即二維坐標(biāo)^l青度強(qiáng)弱度) 的值，所述HDOP的值指緯度和經(jīng)度爭(zhēng)〖吳差平方和的開根號(hào)值。只有這四個(gè)條件都 滿足的GPS定位點(diǎn)才被視為有效的GPS定位點(diǎn)。
4情況下，衛(wèi)星數(shù)量的閾值設(shè)為5， HDOP的閾值i殳為4。有效GPS定位點(diǎn) 的判斷濟(jì)d呈如下接4t^GPS數(shù)據(jù)后，先判斷該條數(shù)據(jù)的有效性，如果無(wú)效，則該 GPS定位點(diǎn)無(wú)效，4妻著讀取下一個(gè)GPS定位點(diǎn)并判斷；若有效，則判斷GPS定位 模式，如果不為3D模式，則接著讀取下一個(gè)GPS定位點(diǎn)并判斷；若符合條件，則 判斷衛(wèi)星數(shù)是否符合條件，如衛(wèi)星數(shù)<5，則該GPS定位點(diǎn)無(wú)效，接4^取下一個(gè)GPS定位點(diǎn)并判斷；若符*件，判斷HDOP是否小于4，若不符合條件，GPS定 位點(diǎn)無(wú)效，接著讀取下一個(gè)GPS定位點(diǎn)并判斷，若符合條件，該GPS定位點(diǎn)被視 為有效GPS定位點(diǎn)。
下面，假設(shè)GPS/DR系鄉(xiāng)脈第i時(shí)刻輸出的數(shù)據(jù)依次為x(i), y(i), angle(i), pulse(i), valide(i)， mode(i)， star(i), hdop(i)
其中
x(i): GPS定位點(diǎn)正北向坐標(biāo)(投影到高斯平面上的坐標(biāo))
y(i): GPS定位點(diǎn)正東向坐標(biāo)(投影到高斯平面上的坐標(biāo))
angle(i):陀螺4義輸出的角度
pulse(i):里程計(jì)輸出的脈沖計(jì)數(shù)值
valide(i): GPS輸出的數(shù)據(jù)有效性
mode(i): GPS定樹莫式
stai^i):接jRiiJ的衛(wèi)星數(shù)
hdop : GPS定位點(diǎn)的hdop值
脈沖當(dāng)量的標(biāo)定值為pl
采用本發(fā)明車載^^元中里程計(jì)脈沖當(dāng)量確定方法來(lái)確定脈沖當(dāng)量的過(guò)程如下 首先判斷angle(i)的纟^H直是否小于l度，若是，即可認(rèn)為車輛在該點(diǎn)是直線行 駛的。
設(shè)>=3，首先判斷第i點(diǎn)是否有效，即valide(i)的有效性是否有效、mode(i)是 否為3D才莫式，star(i)是否〉二5,hdop(i)是否〈4,只有以上^f牛全部滿足，該定位點(diǎn)才 有效，否則無(wú)效。如果該點(diǎn)無(wú)效，則等待GPS/DR系統(tǒng)輸出第i+l點(diǎn)，然后重復(fù)以 上判斷。
然后，從有效的GPS定位點(diǎn)中依次選取第i-2、 i-l和i點(diǎn)，計(jì)算第i-2和第i-l 之間的距離D(i-1)以^ i-l和第i點(diǎn)之間的距離D(i)，距離的計(jì)^^式可采用D(i) 二sqr((x(i)-x(i-l)"2+(y(i)"y(i-l):r2),然后分別除以脈沖計(jì)數(shù)得到臨時(shí)脈沖當(dāng)量值 PO(i-l)和PO(i)，臨時(shí)脈沖當(dāng)量的計(jì)算公式采用PO(i:KXi)/pulse(i)。再用這兩個(gè)臨時(shí) 脈沖當(dāng)量值分別除以里程計(jì)標(biāo)定的脈沖當(dāng)量值得到商alpha(i-l)和alpha(i);
若alpha(i-l)和alpha(i)均大于0.95,且PO(i-l)除以PO(i)大于0.99且小于1.01,， 即可認(rèn)為i-2,i-U三點(diǎn)滿足計(jì)算脈沖當(dāng)量的條件，將第i-2、 i-l和i點(diǎn)依次連成的兩 條纟ia的距離D(i-l)和D(i)累加到距離累計(jì)值distSum,將i-l,i兩點(diǎn)的樂(lè)P中計(jì)數(shù)值
7pulse(i-l)， pulse(i)累加到脈沖計(jì)數(shù)累計(jì)值pulseSum。
然后，將1的^>1,接著判斷第i-2、 i-l和i點(diǎn)是否滿足計(jì)算脈沖當(dāng)量的^^牛,
直到距離累計(jì)值distSum大于lkm。
當(dāng)distSum>lkm時(shí)，計(jì)算distSum/pulseSum，即可得到精確的脈沖當(dāng)量值。 綜上所述，本發(fā)明車載組合^^充中里程計(jì)脈沖當(dāng)量確定方法具有下列優(yōu)點(diǎn) 首先，由于選取不相鄰的兩個(gè)GPS點(diǎn)的方向作為初始方向，這兩個(gè)不相鄰的點(diǎn)
之間的距離可以遠(yuǎn)大于相鄰兩點(diǎn)之間的距離，從而可以削弱由于GPS定位點(diǎn)的定位
誤差造成的初始方向i吳差，準(zhǔn)確性高。
其次，由于作為計(jì)算初始方向的兩個(gè)GPS定位點(diǎn)可以不^_相鄰的兩個(gè)GPS定
位點(diǎn)，消除了必須依靠相鄰的兩GPS定位點(diǎn)來(lái)確定初始方向的限制。
再者，在GPS觀測(cè)狀況不好的情況下可以采用本發(fā)明的技術(shù)方案來(lái)確定初始方
向，從而降低了 GPS定位點(diǎn)數(shù)據(jù)有效的判斷標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種車載組合導(dǎo)航中里程計(jì)脈沖當(dāng)量確定方法，其特征在于，包括步驟1)判斷車輛是否直線行駛，否則重復(fù)執(zhí)行步驟1)；步驟2)選取有效的GPS定位點(diǎn)；步驟3)從有效的GPS定位點(diǎn)中依次選取第i-2、i-1和i點(diǎn)，計(jì)算第i-2和第i-1之間的距離D(i-1)以及第i-1和第i點(diǎn)之間的距離D(i)，然后分別除以脈沖計(jì)數(shù)得到臨時(shí)脈沖當(dāng)量值PO(i-1)和PO(i)，再分別除以里程計(jì)標(biāo)定的脈沖當(dāng)量值得到商alpha(i-1)和alpha(i)；步驟4)若alpha(i-1)和alpha(i)均大于0.95，且PO(i-1)除以PO(i)大于0.99且小于1.01，將第i-2、i-1和i點(diǎn)依次連成的兩條線段的距離和對(duì)應(yīng)的脈沖計(jì)數(shù)分別加入距離累計(jì)值和脈沖累計(jì)值；否則令i＝i+1，執(zhí)行步驟3)；步驟5)若距離累計(jì)值大于1km，距離累計(jì)值除以脈沖累計(jì)值即得到脈沖當(dāng)量值；否則令i＝i+1，執(zhí)行步驟3)。
2、 如權(quán)利要求l所述的車載組合，中里程計(jì)脈沖當(dāng)量確定方法，其特4i^ 于，所述步驟2)還進(jìn)一步包括步驟21)讀取GPS定位點(diǎn)并判斷其定位狀態(tài)是否有效，若無(wú)效，重復(fù)執(zhí)行步 驟21);步驟22)判斷所述GPS定位點(diǎn)是否是3D定^^莫式，若不是，^ff步驟21); 步驟23)判斷衛(wèi)星數(shù)量是否大于等于閾值，若否，扭軒步驟21); 步驟24)判斷水平坐標(biāo)的精度強(qiáng)弱M否小于閾值，若否，4似于步驟21); 步驟25)所述GPS定位點(diǎn)為有效，重復(fù)^f亍步驟21)直至選取出若干有效的 GPS定位點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種車載組合導(dǎo)航中里程計(jì)脈沖當(dāng)量確定方法，包括步驟1)判斷車輛是否直線行駛，否則重復(fù)執(zhí)行步驟1)；步驟2)選取有效的GPS定位點(diǎn)；步驟3)從有效的GPS定位點(diǎn)中依次選取第i-2、i-1和i點(diǎn)，計(jì)算第i-2和第i-1之間的距離D(i-1)以及第i-1和第i點(diǎn)之間的距離D(i)，然后分別除以脈沖計(jì)數(shù)得到臨時(shí)脈沖當(dāng)量值PO(i-1)和PO(i)，再分別除以里程計(jì)標(biāo)定的脈沖當(dāng)量值得到商alpha(i-1)和alpha(i)；步驟4)若alpha(i-1)和alpha(i)均大于0.95，且PO(i-1)除以PO(i)大于0.99且小于1.01，將第i-2、i-1和i點(diǎn)依次連成的兩條線段的距離和對(duì)應(yīng)的脈沖計(jì)數(shù)分別加入距離累計(jì)值和脈沖累計(jì)值；否則令i＝i+1，執(zhí)行步驟3)；步驟5)若距離累計(jì)值大于1km，距離累計(jì)值除以脈沖累計(jì)值即得到脈沖當(dāng)量值；否則令i＝i+1，執(zhí)行步驟3)。采用本發(fā)明車載導(dǎo)航中里程計(jì)脈沖當(dāng)量確定方法的技術(shù)方案能夠使計(jì)算得到的脈沖當(dāng)量更準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01C21/28GK101545781SQ20081008971
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者楊自華 申請(qǐng)人:高德軟件有限公司