專(zhuān)利名稱(chēng)：汽車(chē)用微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓的在線標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車(chē)電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)的微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓的在線標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
隨著近些年機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的快速增長(zhǎng)和城市道路網(wǎng)的日趨復(fù)雜，汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)得以迅速發(fā)展，尤其是將GPS和其他運(yùn)動(dòng)傳感器結(jié)合的組合型汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用已經(jīng)比較普適。這類(lèi)汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)一般由GPS、微機(jī)械陀螺、車(chē)速傳感器、嵌入式計(jì)算機(jī)構(gòu)成，如圖I所示，其中，GPS提供車(chē)輛的定位信息，包括位置、方位角及在用星數(shù)等，微機(jī)械陀螺提供與車(chē)輛角速度相關(guān)的陀螺輸出電壓，車(chē)速傳感器用于測(cè)量車(chē)速；車(chē)速傳感器分為多種，由于目前多數(shù)汽車(chē)的CAN總線信息中都包含車(chē)速，因此很多汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)中直接用CAN總線代替車(chē) 速傳感器提供車(chē)速信息；GPS、微機(jī)械陀螺、車(chē)速傳感器均與嵌入式計(jì)算機(jī)相連，并將各自測(cè)量到的信息輸送到嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)對(duì)各部件輸送進(jìn)來(lái)的信息進(jìn)行處理，例如在GPS無(wú)信號(hào)吋，嵌入式計(jì)算機(jī)利用車(chē)速和陀螺輸出電壓，運(yùn)行航位推算算法得到汽車(chē)的行駛位置；在GPS信號(hào)良好吋，嵌入式計(jì)算機(jī)利用GPS位置信息，運(yùn)行地圖匹配算法判斷汽車(chē)的行駛道路。該汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)在GPS信號(hào)良好的情況下，利用GPS信息完成汽車(chē)的定位和導(dǎo)航，在GPS信號(hào)丟失的情況下，通過(guò)融合微機(jī)械陀螺測(cè)得的角速度和車(chē)速傳感器測(cè)量的車(chē)速完成汽車(chē)的定位和導(dǎo)航。微機(jī)械陀螺是汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)中常用的一種傳感器，可用于測(cè)量汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的角速度，積分后可得汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的角度變化量，通過(guò)累計(jì)車(chē)輛在水平方向(平行于路面)的角度變化量，可以推算車(chē)輛的行駛方向，為汽車(chē)導(dǎo)航提供支持。汽車(chē)用微機(jī)械陀螺的精度級(jí)別一般為民用級(jí)，具有成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，但存在系統(tǒng)參數(shù)變化大、需要經(jīng)常標(biāo)定的缺點(diǎn)。如果微機(jī)械陀螺的關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)之一零點(diǎn)電壓存在誤差，在航位推算過(guò)程中，該誤差就會(huì)逐步累積，導(dǎo)致汽車(chē)行駛方位推算精度大幅度下降。微機(jī)械陀螺的零點(diǎn)電壓指微機(jī)械陀螺在零輸入狀態(tài)下的輸出電壓，也稱(chēng)零點(diǎn)輸出，常用在零輸入狀態(tài)下較長(zhǎng)時(shí)間輸出電壓的均值表示。傳統(tǒng)的微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓標(biāo)定方法分靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定兩種。靜態(tài)標(biāo)定方法在微機(jī)械陀螺安裝前對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定，由于零點(diǎn)電壓誤差與微機(jī)械陀螺的特性及工作條件相關(guān)，在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中會(huì)實(shí)時(shí)變化，該類(lèi)標(biāo)定方法無(wú)法滿(mǎn)足汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)的使用需要。動(dòng)態(tài)標(biāo)定方法可在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中對(duì)陀螺零點(diǎn)電壓進(jìn)行標(biāo)定。包括建立陀螺溫漂補(bǔ)償模型標(biāo)定法(《基于GPS/DR的車(chē)輛導(dǎo)航中在線計(jì)算陀螺儀參數(shù)的ー種方法》，《電子器件》2007年第I期)，該方法建立陀螺儀零點(diǎn)漂移與溫度變化的關(guān)系模型，利用溫度傳感器測(cè)量環(huán)境溫度，進(jìn)而估計(jì)零點(diǎn)漂移量并進(jìn)行標(biāo)定，該方法需要加裝溫度傳感器，制約了其應(yīng)用?？柭鼮V波法(《車(chē)輛組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)中測(cè)量元件的參數(shù)修正》，《北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)》2003年08期)，該方法將陀螺零點(diǎn)漂移作為參量進(jìn)行kalman濾波，方法精度較高，但算法復(fù)雜，不適宜用于計(jì)算能力較低的汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)嵌入式計(jì)算機(jī)。利用電子地圖輔助標(biāo)定的方法(《車(chē)載航位推算系統(tǒng)中傳感器參數(shù)的在線標(biāo)定》，《測(cè)控技木》，2008年12期)，該方法利用GPS結(jié)合電子地圖、車(chē)載里程計(jì)進(jìn)行陀螺零點(diǎn)標(biāo)定，標(biāo)定在兩種情況下進(jìn)行，ー是車(chē)輛靜止時(shí)，通過(guò)里程計(jì)判斷車(chē)輛的靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)車(chē)輛靜止一段時(shí)間后，采用陀螺輸出電壓的均值標(biāo)定陀螺零點(diǎn)電壓；ニ是車(chē)輛直線行駛時(shí)，通過(guò)GPS信息結(jié)合電子地圖判斷車(chē)輛的直線行駛狀態(tài)，首先在電子地圖上選定長(zhǎng)直且觀測(cè)條件良好的路段作為標(biāo)定區(qū)域，當(dāng)車(chē)輛行駛到該路段上時(shí)，采用GPS方位角變化量的均值和方差判斷車(chē)輛是否沿直線行駛，當(dāng)判斷車(chē)輛在選定路段上直線行駛時(shí)采用陀螺輸出電壓的均值標(biāo)定陀螺零點(diǎn)電壓。為保證直線行駛的判斷精度，該算法需預(yù)先選定GPS觀測(cè)條件良好的直線路段，當(dāng)車(chē)輛行駛到該些路段時(shí)才啟動(dòng)標(biāo)定過(guò)程，應(yīng)用局限性很大，同時(shí)，該算法依賴(lài)于電子地圖中的道路信息，在不啟用真實(shí)導(dǎo)航的情況下無(wú)法進(jìn)行標(biāo)定，電子地圖本身存在誤差，會(huì)減低判斷的準(zhǔn)確性；此外， 該算法并未提出恰當(dāng)?shù)牧泓c(diǎn)電壓失準(zhǔn)判斷方法，在零點(diǎn)電壓未失準(zhǔn)的情況下標(biāo)定會(huì)造成汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)嵌入式計(jì)算機(jī)的計(jì)算資源浪費(fèi)。綜上，目前主要的動(dòng)態(tài)標(biāo)定方法分別存在著標(biāo)定算法較為復(fù)雜，或需要加裝額外傳感器，或?qū)?chē)輛運(yùn)行條件要求較高等問(wèn)題，難以適用于具有成本限制高、運(yùn)行條件復(fù)雜、嵌入式計(jì)算能力較低等特點(diǎn)汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)。因此，目前傳統(tǒng)的陀螺零點(diǎn)電壓標(biāo)定方法均無(wú)法完全滿(mǎn)足汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)陀螺零點(diǎn)電壓標(biāo)定的精度、速度及實(shí)時(shí)性的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種汽車(chē)用微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓的在線標(biāo)定方法，本方法可進(jìn)行汽車(chē)用微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓的快速在線標(biāo)定，且方法簡(jiǎn)潔，節(jié)約計(jì)算資源，標(biāo)定條件寬松，適用于具有成本限制高、運(yùn)行條件復(fù)雜、嵌入式計(jì)算能力較低等特點(diǎn)的汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提出一種汽車(chē)用微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓的在線標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟首先判斷是否進(jìn)行微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓的在線標(biāo)定，當(dāng)用戶(hù)關(guān)閉在線標(biāo)定功能吋，則結(jié)束，否則轉(zhuǎn)步驟I )，在線標(biāo)定算法的運(yùn)行周期T為ー個(gè)GPS信息接收周期，T的単位為秒；I)微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓失準(zhǔn)判斷根據(jù)實(shí)時(shí)采集的GPS方位角、在用星數(shù)、陀螺輸出電壓、車(chē)速判斷當(dāng)前微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓是否失準(zhǔn)，若累積t秒，l〈t〈300，GPS方位角和陀螺輸出電壓得到的GPS方位角變化量和陀螺角度變化量滿(mǎn)足如下閾值條件GPS方位角變化量小于Θ i度，0〈 Θ ,10，同時(shí)所述t秒內(nèi)根據(jù)微機(jī)械陀螺輸出電壓計(jì)算得到的陀螺角度變化量大于Θ 2度，0〈 Θ 2〈10，并且連續(xù)重復(fù)執(zhí)行Nm次步驟I)時(shí)均滿(mǎn)足所述閾值條件，0〈Nm〈10，則當(dāng)前零點(diǎn)電壓已經(jīng)失準(zhǔn)，轉(zhuǎn)步驟2);否則轉(zhuǎn)回步驟I)繼續(xù)判斷當(dāng)前零點(diǎn)電壓是否失準(zhǔn)；2)微機(jī)械陀螺新零點(diǎn)電壓計(jì)算根據(jù)車(chē)速判斷車(chē)輛是否靜止，根據(jù)GPS位置、車(chē)速和在用星數(shù)判斷車(chē)輛是否沿直線行駛，若車(chē)輛靜止ts秒，l<ts<600,或沿直線行駛td秒，l〈td〈600，將所述車(chē)輛靜止ts秒或沿直線行駛td秒的陀螺輸出電壓取平均得到新零點(diǎn)電壓，則啟用新零點(diǎn)電壓，轉(zhuǎn)步驟3)，否則轉(zhuǎn)回步驟2)繼續(xù)計(jì)算微機(jī)械陀螺的新零點(diǎn)電壓；
3)標(biāo)定成功后，清空軌跡緩存隊(duì)列；等待下一個(gè)在線標(biāo)定微機(jī)械陀螺新零點(diǎn)電壓計(jì)算運(yùn)行周期到來(lái)，轉(zhuǎn)步驟I)。本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果本方法利用汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)中常見(jiàn)的車(chē)載GPS設(shè)備及車(chē)速傳感器，進(jìn)行汽車(chē)用微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓的快速在線標(biāo)定，根據(jù)本發(fā)明的在線標(biāo)定方法，能夠在車(chē)輛行駛過(guò)程中，首先對(duì)微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓失準(zhǔn)進(jìn)行判斷，當(dāng)零點(diǎn)電壓失準(zhǔn)時(shí)再對(duì)微機(jī)械陀螺的關(guān)鍵參數(shù)零點(diǎn)電壓進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)定，可節(jié)約計(jì)算資源，并提高了微機(jī)械陀螺角速度的測(cè)量精度，為使用其測(cè)得的角速度推算汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡，提高汽車(chē)導(dǎo)航的準(zhǔn)確性提供了基礎(chǔ)。本方法適用于具有成本限制高、運(yùn)行條件復(fù)雜、嵌入式計(jì)算能力較低等特點(diǎn)的汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)。


圖I為本發(fā)明所采用的汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓標(biāo)定方法的流程示意圖；圖3為圖2中的微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓失準(zhǔn)判斷的流程框圖；圖4為圖2中的微機(jī)械陀螺新零點(diǎn)電壓計(jì)算中直線行駛新零點(diǎn)電壓計(jì)算的流程框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，詳細(xì)描述本發(fā)明。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明所采用的汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖I所示，主要由GPS、微機(jī)械陀螺、車(chē)速傳感器、嵌入式計(jì)算機(jī)構(gòu)成，該種結(jié)構(gòu)的汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)較為普遍，其各部件與本發(fā)明在線標(biāo)定方法的關(guān)系為GPS提供汽車(chē)定位信息，包括GPS位置、在用星數(shù)、GPS方位角；微機(jī)械陀螺提供與汽車(chē)角速度相關(guān)的陀螺輸出電壓；車(chē)速傳感器(由CAN總線代替)提供車(chē)速；嵌入式計(jì)算機(jī)運(yùn)行在線標(biāo)定方法，融合各傳感器的信息，完成微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓的在線標(biāo)定。所述汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)中各部件的精度較低，現(xiàn)有汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)的部件基本都滿(mǎn)足精度要求。本發(fā)明采用上述系統(tǒng)的微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓標(biāo)定方法的總體流程，如圖2所示，包括以下步驟首先判斷是否進(jìn)行微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓的在線標(biāo)定，當(dāng)用戶(hù)關(guān)閉在線標(biāo)定功能吋，則結(jié)束(退出流程)，否則轉(zhuǎn)步驟I )，在線標(biāo)定算法的運(yùn)行周期T為ー個(gè)GPS信息接收周期(單位為秒);I)微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓失準(zhǔn)判斷100 :根據(jù)實(shí)時(shí)采集的GPS方位角、在用星數(shù)、陀螺輸出電壓、車(chē)速判斷當(dāng)前微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓是否失準(zhǔn)(該步驟為新零點(diǎn)電壓計(jì)算200的啟用提供依據(jù)，避免了在當(dāng)前零點(diǎn)電壓并未失準(zhǔn)的情況下重復(fù)計(jì)算新零點(diǎn)電壓所造成的汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)嵌入式計(jì)算機(jī)計(jì)算資源浪費(fèi)，與新零點(diǎn)電壓計(jì)算算法相比，失準(zhǔn)判斷算法的計(jì)算量很小，可以節(jié)約汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)嵌入式計(jì)算機(jī)的計(jì)算資源)，若累積t秒(l〈t〈300) GPS方位角和陀螺輸出電壓得到的GPS方位角變化量和陀螺角度變化量滿(mǎn)足如下閾值條件GPS方位角變化量小于Θ i度(0〈 Θ ,10)，同時(shí)所述t秒內(nèi)根據(jù)微機(jī)械陀螺輸出電壓計(jì)算得到的陀螺角度變化量大于Θ 2度(0〈 Θ 2〈 10)，并且連續(xù)重復(fù)執(zhí)行Nm次(0〈Nm〈10)步驟I)時(shí)均滿(mǎn)足所述閾值條件，則當(dāng)前零點(diǎn)電壓已經(jīng)失準(zhǔn)，轉(zhuǎn)步驟2)，否則轉(zhuǎn)回步驟I)繼續(xù)判斷當(dāng)前零點(diǎn)電壓是否失準(zhǔn)；2)微機(jī)械陀螺新零點(diǎn)電壓計(jì)算200 :根據(jù)車(chē)速判斷車(chē)輛是否靜止，根據(jù)GPS位置、車(chē)速和在用星數(shù)判斷車(chē)輛是否沿直線行駛，若車(chē)輛靜止ts秒(l〈ts〈600)或沿直線行駛td秒(l〈td〈600)，將所述車(chē)輛靜止ts秒或沿直線行駛td秒的陀螺輸出電壓取平均得到新零點(diǎn)電壓，則啟用新零點(diǎn)電壓，轉(zhuǎn)步驟3)，否則轉(zhuǎn)回步驟2)繼續(xù)計(jì)算微機(jī)械陀螺的新零點(diǎn)電壓；3)標(biāo)定成功后，清空軌跡緩存隊(duì)列；等待下一個(gè)在線標(biāo)定微機(jī)械陀螺新零點(diǎn)電壓計(jì)算運(yùn)行周期到來(lái)，轉(zhuǎn)步驟I)。上述步驟I)的微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓失準(zhǔn)判斷100的具體實(shí)施例流程，如圖3所示，包括以下步驟11)計(jì)算鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角和鄰點(diǎn)陀螺轉(zhuǎn)角101 :根據(jù)相鄰的GPS方位角計(jì)算鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角，計(jì)算如式Δ爐=爐(0-爐(り—!)，其中，Ap為鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角，^(U)和が/,)分別為V1和も時(shí) 刻的GPS方位角，這兩個(gè)方位角相鄰且奴/μ)在時(shí)間上早于根據(jù)時(shí)刻到h時(shí)刻的陀
螺輸出電壓計(jì)算鄰點(diǎn)陀螺轉(zhuǎn)角，如式Δ0 = Σ(Α.—びdド，其中Δ Θ為鄰點(diǎn)陀螺轉(zhuǎn)角，Uk為
時(shí)刻到h時(shí)刻的陀螺輸出電壓，N為時(shí)刻到h時(shí)刻的陀螺輸出電壓個(gè)數(shù)，l^k^N,k和N為正整數(shù)，Ud為陀螺當(dāng)前零點(diǎn)電壓，S為陀螺標(biāo)度因子(微機(jī)械陀螺的系統(tǒng)參數(shù))；12)判斷鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角可用性102 :根據(jù)步驟11)中所述的兩個(gè)GPS方位角對(duì)應(yīng)的在用星數(shù)和車(chē)速判斷GPS轉(zhuǎn)角是否可用；(判斷鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角可用性102可以保證參與失準(zhǔn)判斷的鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角精度較高，進(jìn)而提高失準(zhǔn)判斷的準(zhǔn)確性。)若所述兩個(gè)GPS方位角對(duì)應(yīng)的在用星數(shù)均不小于N。顆(Ne>4，例如Ne=9)、對(duì)應(yīng)時(shí)刻的車(chē)速均大于V米每秒(V>0，例如V=13)，則判定步驟11)中得到的鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角可用，轉(zhuǎn)步驟13)，否則轉(zhuǎn)步驟11)；13)鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角和鄰點(diǎn)陀螺轉(zhuǎn)角入隊(duì)103 :將可用的鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角和鄰點(diǎn)陀螺轉(zhuǎn)角分別插入GPS轉(zhuǎn)角隊(duì)列和陀螺轉(zhuǎn)角隊(duì)列，該GPS轉(zhuǎn)角隊(duì)列和陀螺轉(zhuǎn)角隊(duì)列用于緩存t秒(l〈t〈300，例如t=20)時(shí)長(zhǎng)的鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角和鄰點(diǎn)陀螺轉(zhuǎn)角；隊(duì)列長(zhǎng)度為t/T (采用所述時(shí)長(zhǎng)的鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角可以降低某個(gè)鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角誤差對(duì)失準(zhǔn)判斷準(zhǔn)確性造成的不良影響。)若轉(zhuǎn)角隊(duì)列存滿(mǎn)，則轉(zhuǎn)步驟14)，否則轉(zhuǎn)步驟11)；14)失準(zhǔn)判斷104 :將GPS轉(zhuǎn)角隊(duì)列中的所有鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角求和，得到累積GPS轉(zhuǎn)角，將陀螺轉(zhuǎn)角隊(duì)列中的所有鄰點(diǎn)陀螺轉(zhuǎn)角求和，得到累積陀螺轉(zhuǎn)角，若累積GPS轉(zhuǎn)角小于Θェ度(0〈 Θ ,10，例如θ1=1.7)，累積陀螺轉(zhuǎn)角大于92度(0〈02〈10，例如θ2=2.8)，則判定出現(xiàn)一次偏差，若連續(xù)重復(fù)執(zhí)行Nm次(0〈Nm〈10，例如Nm=3)步驟I)時(shí)都出現(xiàn)所述偏差，則判定當(dāng)前微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓失準(zhǔn)，轉(zhuǎn)步驟2)，同時(shí)清空GPS轉(zhuǎn)角隊(duì)列和陀螺轉(zhuǎn)角隊(duì)列；至此，微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓失準(zhǔn)判斷100結(jié)束；上述步驟2)根據(jù)車(chē)速判斷車(chē)輛是否靜止，根據(jù)GPS位置、車(chē)速和在用星數(shù)判斷車(chē)輛是否沿直線行駛，為首先進(jìn)行車(chē)輛靜止新零點(diǎn)電壓計(jì)算210，若車(chē)輛靜止新零點(diǎn)電壓計(jì)算210未能成功計(jì)算新零點(diǎn)電壓，則進(jìn)行直線行駛新零點(diǎn)電壓計(jì)算220 ;具體實(shí)施例步驟如下21)車(chē)輛靜止新零點(diǎn)電壓計(jì)算210 :根據(jù)車(chē)速判斷車(chē)輛是否靜止，當(dāng)車(chē)速小于Vs米每秒(0〈Vs〈l，例如Vs=O. 01)時(shí)，則為車(chē)輛靜止，若車(chē)輛靜止時(shí)長(zhǎng)大于ts秒(l〈ts〈600，例如ts=30)吋，將車(chē)輛靜止時(shí)間段內(nèi)的陀螺輸出電壓進(jìn)行平均，得到的輸出電壓平均值作為新的零點(diǎn)電壓標(biāo)定值，轉(zhuǎn)步驟3);否則轉(zhuǎn)步驟22)；22)直線行駛新零點(diǎn)電壓計(jì)算220 :根據(jù)GPS位置和車(chē)速判斷車(chē)輛是否沿直線行駛，若車(chē)輛沿直線行駛td秒(l〈td〈600，例如td=30)，將直線行駛區(qū)段對(duì)應(yīng)的陀螺輸出電壓進(jìn)行平均，得到的輸出電壓平均值作為新的零點(diǎn)電壓標(biāo)定值，轉(zhuǎn)步驟3)，否則轉(zhuǎn)步驟21);上述步驟22)的直線行駛新零點(diǎn)電壓計(jì)算220的具體實(shí)施例流程，如圖4所示，包括以下步驟 221)判斷GPS位置可用性221 :根據(jù)GPS位置對(duì)應(yīng)的在用星數(shù)和車(chē)速判斷GPS位置可用性，若所述在用星數(shù)不小于Nd顆(NdM，例如Nd=9)，以及所述車(chē)速大于Vd米每秒(Vd>0，例如Vd=IO),則判定該GPS位置可用，轉(zhuǎn)步驟222)，否則轉(zhuǎn)步驟21);(判斷GPS位置可用性可以保證參與直線行駛判斷的GPS位置精度較高、車(chē)輛行駛距離較長(zhǎng)，提高直線行駛判斷準(zhǔn)確性。)222)軌跡緩存222 :將可用的GPS位置、該GPS位置對(duì)應(yīng)的時(shí)刻、該GPS位置對(duì)應(yīng)的鄰點(diǎn)陀螺累加電壓和鄰點(diǎn)陀螺累加個(gè)數(shù)插入軌跡緩存隊(duì)列，軌跡緩存隊(duì)列長(zhǎng)度不小于M，M=td/T (其中，td為步驟22)中所述的車(chē)輛直線行駛時(shí)間，T為GPS信息接收周期，兩者單位均為秒；鄰點(diǎn)陀螺累加電壓是指當(dāng)前可用GPS位置對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與上ー個(gè)GPS位置對(duì)應(yīng)的時(shí)刻之間的陀螺輸出電壓之和，而鄰點(diǎn)陀螺累加個(gè)數(shù)是指這兩個(gè)時(shí)刻之間的陀螺輸出電壓個(gè)數(shù));223)連續(xù)軌跡提取223 :從軌跡緩存隊(duì)列中提取M個(gè)(步驟222)中所述的軌跡緩存長(zhǎng)度下限M)連續(xù)的GPS位置(連續(xù)的GPS位置是指這些GPS位置對(duì)應(yīng)的時(shí)刻是連續(xù)未間斷的)，若提取成功，則轉(zhuǎn)步驟224)，否則轉(zhuǎn)步驟21)；224)直線判斷224 :對(duì)提取到的M個(gè)連續(xù)的GPS位置進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，單位由經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為米，之后采用最小二乗法進(jìn)行直線擬合并計(jì)算所有GPS位置到擬合直線的平均距離，若平均距離小于d米(0〈d〈l，例如d=0. 08)，則認(rèn)為M個(gè)連續(xù)的GPS位置對(duì)應(yīng)的車(chē)輛行駛軌跡為直線，轉(zhuǎn)步驟225)，否則轉(zhuǎn)步驟21)；225)陀螺電壓平均225 :根據(jù)直線行駛區(qū)段對(duì)應(yīng)的鄰點(diǎn)陀螺累加電壓和鄰點(diǎn)陀螺累加個(gè)數(shù)，計(jì)算所述直線行駛過(guò)程中陀螺輸出電壓的平均值，作為新的零點(diǎn)電壓標(biāo)定值，轉(zhuǎn)步驟3。本發(fā)明車(chē)載微機(jī)械陀螺在線標(biāo)定方法可以在車(chē)輛行駛過(guò)程中動(dòng)態(tài)自動(dòng)的標(biāo)定微機(jī)械陀螺的零點(diǎn)電壓，該標(biāo)定方法簡(jiǎn)潔，節(jié)約計(jì)算資源，標(biāo)定條件寬松，適用于汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓標(biāo)定實(shí)時(shí)性和精度的需求，為使用陀螺角速度推算汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡，提高汽車(chē)導(dǎo)航的準(zhǔn)確性提供了基礎(chǔ)。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種汽車(chē)用微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓的在線標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟 首先判斷是否進(jìn)行微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓的在線標(biāo)定，當(dāng)用戶(hù)關(guān)閉在線標(biāo)定功能時(shí)，則結(jié)束，否則轉(zhuǎn)步驟I )，在線標(biāo)定算法的運(yùn)行周期T為一個(gè)GPS信息接收周期，T的單位為秒； 1)微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓失準(zhǔn)判斷根據(jù)實(shí)時(shí)采集的GPS方位角、在用星數(shù)、陀螺輸出電壓、車(chē)速判斷當(dāng)前微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓是否失準(zhǔn)，若累積t秒，l〈t〈300，GPS方位角和陀螺輸出電壓得到的GPS方位角變化量和陀螺角度變化量滿(mǎn)足如下閾值條件GPS方位角變化量小于e i度，0〈 0 :<10,同時(shí)所述t秒內(nèi)根據(jù)微機(jī)械陀螺輸出電壓計(jì)算得到的陀螺角度變化量大于e 2度，0〈 0 2〈10，并且連續(xù)重復(fù)執(zhí)行Nm次步驟I)時(shí)均滿(mǎn)足所述閾值條件，0〈Nm〈10 ;則當(dāng)前零點(diǎn)電壓已經(jīng)失準(zhǔn)，轉(zhuǎn)步驟2);否則轉(zhuǎn)回步驟I)繼續(xù)判斷當(dāng)前零點(diǎn)電壓是否失準(zhǔn)； 2)微機(jī)械陀螺新零點(diǎn)電壓計(jì)算根據(jù)車(chē)速判斷車(chē)輛是否靜止，根據(jù)GPS位置、車(chē)速和在用星數(shù)判斷車(chē)輛是否沿直線行駛，若車(chē)輛靜止ts秒，l<ts<600,或沿直線行駛td秒，l〈td〈600，將所述車(chē)輛靜止ts秒或沿直線行駛td秒的陀螺輸出電壓取平均得到新零點(diǎn)電壓，則啟用新零點(diǎn)電壓，轉(zhuǎn)步驟3)，否則轉(zhuǎn)回步驟2)繼續(xù)計(jì)算微機(jī)械陀螺的新零點(diǎn)電壓； 3)標(biāo)定成功后，清空軌跡緩存隊(duì)列；等待下一個(gè)在線標(biāo)定微機(jī)械陀螺新零點(diǎn)電壓計(jì)算運(yùn)行周期到來(lái)，轉(zhuǎn)步驟I)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟I)的微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓失準(zhǔn)判斷的具體流程，包括以下步驟 11)計(jì)算鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角和鄰點(diǎn)陀螺轉(zhuǎn)角根據(jù)相鄰的GPS方位角計(jì)算鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角，計(jì)算如式力鄰點(diǎn)GPS轉(zhuǎn)角，和咖)分別為、和、時(shí)刻的GPS方位角，這兩個(gè)方位角相鄰且在時(shí)間上早于沖山根據(jù)V1時(shí)刻到\時(shí)刻的陀螺輸出電壓計(jì)算鄰點(diǎn)陀螺轉(zhuǎn)角，如式
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟2)根據(jù)車(chē)速判斷車(chē)輛是否靜止，根據(jù)GPS位置、車(chē)速和在用星數(shù)判斷車(chē)輛是否沿直線行駛為首先進(jìn)行車(chē)輛靜止新零點(diǎn)電壓計(jì)算，若車(chē)輛靜止新零點(diǎn)電壓計(jì)算未能成功計(jì)算新零點(diǎn)電壓，則進(jìn)行直線行駛新零點(diǎn)電壓計(jì)算；具體步驟如下 21)車(chē)輛靜止新零點(diǎn)電壓計(jì)算根據(jù)車(chē)速判斷車(chē)輛是否靜止，當(dāng)車(chē)速小于Vs米每秒時(shí)，0〈Vs〈l，則為車(chē)輛靜止，若車(chē)輛靜止時(shí)長(zhǎng)大于ts秒時(shí)，l<ts<600,將車(chē)輛靜止時(shí)間段內(nèi)的陀螺輸出電壓進(jìn)行平均，得到的輸出電壓平均值作為新的零點(diǎn)電壓標(biāo)定值，轉(zhuǎn)步驟3);否則轉(zhuǎn)步驟22)； 22)直線行駛新零點(diǎn)電壓計(jì)算根據(jù)GPS位置和車(chē)速判斷車(chē)輛是否沿直線行駛，若車(chē)輛沿直線行駛td秒，l〈td〈600，將直線行駛區(qū)段對(duì)應(yīng)的陀螺輸出電壓進(jìn)行平均，得到的輸出電壓平均值作為新的零點(diǎn)電壓標(biāo)定值，轉(zhuǎn)步驟3)，否則轉(zhuǎn)步驟21 )。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟22)的直線行駛新零點(diǎn)電壓計(jì)算的具體流程，包括以下步驟 221)判斷GPS位置可用性根據(jù)GPS位置對(duì)應(yīng)的在用星數(shù)和車(chē)速判斷GPS位置可用性，若所述在用星數(shù)不小于Nd顆，Nd>4,以及所述車(chē)速大于Vd米每秒，Vd>0,則判定該GPS位置可用，轉(zhuǎn)步驟222)，否則轉(zhuǎn)步驟21); 222)軌跡緩存將可用的GPS位置、該GPS位置對(duì)應(yīng)的時(shí)刻、該GPS位置對(duì)應(yīng)的鄰點(diǎn)陀螺累加電壓和鄰點(diǎn)陀螺累加個(gè)數(shù)插入軌跡緩存隊(duì)列，軌跡緩存隊(duì)列長(zhǎng)度不小于M，M=td/T ；其中，td為所述的車(chē)輛直線行駛時(shí)間，T為GPS信息接收周期，兩者單位均為秒； 223)連續(xù)軌跡提取從軌跡緩存隊(duì)列中提取M個(gè)連續(xù)的GPS位置，若提取成功，則轉(zhuǎn)步驟224)，否則轉(zhuǎn)步驟21)； 224)直線判斷對(duì)提取到的M個(gè)連續(xù)的GPS位置進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，單位由經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為米，之后采用最小二乘法進(jìn)行直線擬合并計(jì)算所有GPS位置到擬合直線的平均距離，若平均距離小于d米，0〈d〈l，則認(rèn)為M個(gè)連續(xù)的GPS位置對(duì)應(yīng)的車(chē)輛行駛軌跡為直線，轉(zhuǎn)步驟225)，否則轉(zhuǎn)步驟21)； 225)陀螺電壓平均根據(jù)直線行駛區(qū)段對(duì)應(yīng)的鄰點(diǎn)陀螺累加電壓和鄰點(diǎn)陀螺累加個(gè)數(shù)，計(jì)算所述直線行駛過(guò)程中陀螺輸出電壓的平均值，作為新的零點(diǎn)電壓標(biāo)定值，轉(zhuǎn)步驟3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車(chē)用微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓的在線標(biāo)定方法，屬于汽車(chē)電子技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括根據(jù)實(shí)時(shí)采集的GPS方位角、在用星數(shù)、陀螺輸出電壓、車(chē)速判斷當(dāng)前微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓是否失準(zhǔn)，若當(dāng)前零點(diǎn)電壓已經(jīng)失準(zhǔn)，則根據(jù)車(chē)速判斷車(chē)輛是否靜止，根據(jù)GPS位置、車(chē)速和在用星數(shù)判斷車(chē)輛是否沿直線行駛，將所述車(chē)輛靜止或沿直線行駛的陀螺輸出電壓取平均得到新零點(diǎn)電壓，則啟用新零點(diǎn)電壓。本方法可進(jìn)行汽車(chē)用微機(jī)械陀螺零點(diǎn)電壓的快速在線標(biāo)定，且方法簡(jiǎn)潔，節(jié)約計(jì)算資源，標(biāo)定條件寬松，適用于具有成本限制高、運(yùn)行條件復(fù)雜、嵌入式計(jì)算能力較低等特點(diǎn)的汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01C25/00GK102680002SQ20121015202
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者張照生, 彭應(yīng)亮, 李江濤, 楊揚(yáng), 楊殿閣, 王釗, 連小珉 申請(qǐng)人:清華大學(xué)