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      一種基于慣性傳感器的地鐵定位方法與系統(tǒng)與流程

      文檔序號(hào):11944480閱讀:來源:國(guó)知局

      技術(shù)特征:

      1.一種基于慣性傳感器的地鐵定位方法,其特征在于,包括:

      (1)當(dāng)判斷到用戶進(jìn)入地鐵中,利用移動(dòng)終端的加速度傳感器采集列車的啟動(dòng)加速度;

      (2)根據(jù)重力加速度和所述啟動(dòng)加速度確定所述移動(dòng)終端相對(duì)列車的初始姿態(tài),并根據(jù)所述初始姿態(tài)對(duì)列車的加速度進(jìn)行分解,至少得到沿列車軌道方向的加速度分量;

      (3)計(jì)算列車加速度傳感器的零點(diǎn)漂移向量以及陀螺儀傳感器的零點(diǎn)漂移向量;

      (4)根據(jù)所述加速度傳感器的零點(diǎn)漂移以及陀螺儀傳感器的零點(diǎn)漂移修正所述沿列車軌道方向的加速度分量,并根據(jù)修正后的沿列車軌道方向的加速度分量計(jì)算列車的位移,得到列車的定位信息。

      2.如權(quán)利要求1所述的基于慣性傳感器的地鐵定位方法,其特征在于,所述步驟(2)中根據(jù)重力加速度和所述啟動(dòng)加速度確定所述移動(dòng)終端相對(duì)列車的初始姿態(tài),具體為:

      (2.1)利用重力加速度通過梯度下降法求解移動(dòng)終端的相對(duì)重力姿態(tài);

      (2.2)利用列車前進(jìn)加速度糾正步驟(2.1)中的相對(duì)重力姿態(tài)得到最終相對(duì)姿態(tài)。

      3.如權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述步驟(2.1)具體包括:

      (2.1.1)移動(dòng)終端在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)加速度傳感器測(cè)量移動(dòng)終端的加速度,此時(shí)移動(dòng)終端的加速度約為重力加速度;

      (2.1.2)根據(jù)已知的重力加速度大小和方向,利用梯度下降法以迭代方式測(cè)量得到重力加速度旋轉(zhuǎn)到地球坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)角,實(shí)現(xiàn)初步定位。

      4.如權(quán)利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述步驟(2.2)具體為:

      利用列車啟動(dòng)時(shí)加速度方向與列車坐標(biāo)系Y軸方向一致的特點(diǎn),將列車啟動(dòng)時(shí)加速度傳感器測(cè)得加速度圍繞步驟(2.1)所得坐標(biāo)系Z軸旋轉(zhuǎn),得到最終列車與移動(dòng)終端相對(duì)姿態(tài)關(guān)系。

      5.如權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述步驟(2)中根據(jù)所述初始姿態(tài)對(duì)列車的加速度進(jìn)行分解,至少得到沿列車軌道方向的加速度分量,具體包括:

      (2.3)利用陀螺儀測(cè)量初始相對(duì)姿態(tài)確定之后移動(dòng)終端相對(duì)列車實(shí)時(shí)姿態(tài)旋轉(zhuǎn)角速度,以此更新坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣;

      (2.4)利用實(shí)時(shí)更新得到的坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣,對(duì)加速度傳感器測(cè)量得到加速度向量旋轉(zhuǎn)至列車坐標(biāo)系內(nèi),旋轉(zhuǎn)后向量Y軸分量即為沿列車軌道方向的加速度分量。

      6.如權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述步驟(3)中計(jì)算列車加速度的零點(diǎn)漂移向量具體包括:

      (3.1)利用步驟(2)中所得到的加速度沿列車橫向振動(dòng)分量計(jì)算列車振動(dòng)短時(shí)能量,以此判斷列車是否停站;

      (3.2)利用列車停站時(shí)加速度計(jì)測(cè)量沿列車前進(jìn)方向加速度即為零點(diǎn)漂移這一特點(diǎn)結(jié)合加速度零點(diǎn)漂移線性增加特性,在前兩站停站時(shí)測(cè)得加速度零點(diǎn)漂移斜率實(shí)時(shí)估算加速度零點(diǎn)漂移向量。

      7.如權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述步驟(3)中計(jì)算陀螺儀的零點(diǎn)漂移向量具體包括:

      計(jì)算加速度計(jì)測(cè)量加速度向量與已知重力加速度之間叉積,得到陀螺儀零點(diǎn)漂移向量。

      8.如權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述步驟(4)中根據(jù)所述加速度的零點(diǎn)漂移以及陀螺儀的零點(diǎn)漂移修正所述沿列車軌道方向的加速度分量具體包括:

      (4.1)利用步驟(3)計(jì)算得到的加速度零點(diǎn)漂移向量,以向量和的形式修正步驟(2)中沿列車軌道方向的加速度分量;

      (4.2)利用步驟(3)計(jì)算得到的陀螺儀零點(diǎn)漂移向量,以向量和的形式修正陀螺儀實(shí)時(shí)測(cè)量的角速度。

      9.如權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述步驟(4)中根據(jù)修正后的沿列車軌道方向的加速度分量計(jì)算列車的位移,得到列車的定位信息具體包括:

      (4.3)利用修正后沿列車軌道方向加速度分量二次積分得到列車位移;

      (4.4)根據(jù)軌道交通沿線經(jīng)緯度數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前位移對(duì)應(yīng)地圖經(jīng)緯度,得到列車實(shí)時(shí)經(jīng)緯度定位信息。

      10.一種基于慣性傳感器的地鐵定位系統(tǒng),其特征在于,包括啟動(dòng)加速度獲取模塊、初始姿態(tài)獲取與加速度分解模塊、零點(diǎn)漂移計(jì)算模塊以及列車定位模塊,其中:

      所述啟動(dòng)加速度獲取模塊,用于當(dāng)判斷到用戶進(jìn)入地鐵中,利用移動(dòng)終端的加速度傳感器采集列車的啟動(dòng)加速度;

      所述初始姿態(tài)獲取與加速度分解模塊,用于根據(jù)重力加速度和所述啟動(dòng)加速度確定所述移動(dòng)終端相對(duì)列車的初始姿態(tài),并根據(jù)所述初始姿態(tài)對(duì)列車的加速度進(jìn)行分解,至少得到沿列車軌道方向的加速度分量;

      所述零點(diǎn)漂移計(jì)算模塊,用于計(jì)算列車加速度傳感器的零點(diǎn)漂移向量以及陀螺儀傳感器的零點(diǎn)漂移向量;

      所述列車定位模塊,用于根據(jù)所述加速度傳感器的零點(diǎn)漂移以及陀螺儀傳感器的零點(diǎn)漂移修正所述沿列車軌道方向的加速度分量,并根據(jù)修正后的沿列車軌道方向的加速度分量計(jì)算列車的位移,得到列車的定位信息。

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