一种杆臂值标定方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种杆臂值标定方法及装置，该方法包括：获取IMU采集的第一数据和GNSS采集的第二数据；第一数据包括多个IMU采样时刻对应的IMU数据，第二数据包括多个GNSS采样时刻对应的GNSS数据；根据先验状态信息、待优化的杆臂值和多个相邻GNSS采样时刻之间的IMU状态增量残差构建目标函数，先验状态信息和IMU状态增量残差是根据第一数据和第二数据获得；先验状态信息表示载体在第一时刻的状态预测信息；第一时刻为目标时间段的初始时刻；IMU和GNSS安装于载体上；求解杆臂值，以使目标函数的函数值最小，杆臂值用于载体的定位。实施本申请，可实现对杆臂值的快速准确标定，提高了杆臂值的测量精度。杆臂值的测量精度。杆臂值的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种杆臂值标定方法及装置


[0001]本申请涉及组合导航定位领域，尤其涉及一种杆臂值标定方法及装置。

技术介绍

[0002]对于组合导航来说，例如，全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)和微机电系统(Micro Electro Mechanical System，MEMS)
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惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)组合导航，杆臂值是一个重要参数，杆臂值表示MEMS
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IMU和GNSS之间的物理距离，在组合导航中利用杆臂值可以将GNSS的位置和速度等补偿至MEMS
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IMU上以消除MEMS
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IMU随着时间递增的累积误差。因此，若杆臂值不准确，将使得组合导航解算的结果存在误差，影响载体的速度、姿态等的估算精度。
[0003]通常情况下，可以通过人工测量的方式获取杆臂值，但这种方法不仅测量难度大且测得的杆臂值准确率也低。另外，也可以通过卡尔曼滤波基于预先获取的基础数据估计杆臂值，但这种方法不仅对MEMS
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IMU的精度要求高且数据采集过程复杂。

技术实现思路

[0004]本申请实施例公开了一种杆臂值标定方法和装置，能够实现准确简便地获得用于组合导航解算的杆臂值，有利于提高载体定位的准确率。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种杆臂值标定方法，该方法包括：获取IMU采集的第一数据和GNSS采集的第二数据；第一数据包括多个IMU采样时刻对应的IMU数据，第二数据包括多个GNSS采样时刻对应的GNSS数据；根据先验状态信息、待优化的杆臂值和目标时间段内各个相邻GNSS采样时刻之间的IMU状态增量残差构建目标函数，先验状态信息和IMU状态增量残差是根据第一数据和第二数据获得；先验状态信息表示载体在第一时刻的状态预测信息；第一时刻为目标时间段的初始时刻；IMU和GNSS安装于载体上；求解杆臂值，以使目标函数的函数值最小，杆臂值用于载体的定位。
[0006]其中，载体可以是车辆、小型无人机、环卫机器人、用于快递业务的机器人等需要实时定位的设备或装置，本申请不做具体限定。
[0007]另外，相邻GNSS采样时刻之间的IMU状态增量残差可根据IMU在两个相邻GNSS采样时刻时的运动状态信息，以及IMU在这两个相邻GNSS采样时刻之间的运动状态增量表示。
[0008]上述方法中，通过构建包含先验状态信息、目标时间段内各个相邻GNSS采样时刻之间的IMU状态增量残差的目标函数，目标函数中还包括杆臂值变量(即待优化的杆臂值)，将目标函数的函数值最小时对应的杆臂值作为经标定的杆臂值，实现了方便、准确、快捷地获取IMU和GNSS天线之间的杆臂值，提高了杆臂值的测量精度。
[0009]在第一方面的一种可能的实现方式中，先验状态信息是通过对第一时刻对应的前向组合导航解算结果和第一时刻对应的后向组合导航解算结果进行加权求和获得，先验状态信息包括载体在第一时刻的先验位置、先验速度和先验姿态。
[0010]实施上述实现方式，通过将前、后组合导航解算的结果进行加权融合处理获得先
验状态信息，先验状态信息为目标时间段内的优化过程提供了一个准确的初值，不仅能有效抵消IMU的累积误差，还能提高待求解的杆臂值的准确度。
[0011]在第一方面的一种可能的实现方式中，先验状态信息还包括载体在第一时刻的先验加速度计零偏和载体在第一时刻的先验陀螺仪零偏中的一种或多种。
[0012]实施上述实现方式，基于先验加速度计零偏能有效纠正IMU中加速度计的测量误差，基于先验陀螺仪零偏能有效纠正IMU中陀螺仪的测量误差，有利于提高IMU测得的加速度数据和角速度数据的准确率。
[0013]在第一方面的一种可能的实现方式中，目标时间段包括第二时刻，第二时刻和第一时刻为目标时间段内的相邻GNSS采样时刻，第一时刻和第二时刻之间的IMU状态增量残差是基于IMU在第一时刻的第一待估计状态变量、IMU在第二时刻的第二待估计状态变量以及第一时刻和第二时刻之间各个IMU采样时刻对应的IMU数据获得的。
[0014]其中，第一待估计状态变量包括IMU在第一时刻的待估计位置、待估计速度和待估计姿态。第二待估计状态变量包括IMU在第二时刻的待估计位置、待估计速度和待估计姿态。在一些可能的实施例中，第一待估计状态变量还包括IMU在第一时刻的待估计加速度计零偏和待估计陀螺仪零偏中的一种或多种，第二待估计状态变量还包括IMU在第二时刻的待估计加速度计零偏和待估计陀螺仪零偏中的一种或多种。
[0015]在第一方面的一种可能的实现方式中，目标函数还包括与各个GNSS采样时刻对应的GNSS因子，第一待估计状态变量包括IMU在第一时刻的待估计位置，第一时刻对应的GNSS因子为载体在第一时刻的待估计位置与第一时刻对应的GNSS数据中的位置信息的差值，载体在第一时刻的待估计位置由IMU在第一时刻的待估计位置和待优化的杆臂值表示。
[0016]实施上述实现方式，将GNSS引入目标函数中，使得目标函数基于GNSS因子可以表示载体在某一GNSS采样时刻的待估计位置与GNSS在相同GNSS采样时刻测得的位置之间的误差，有利于提高杆臂值的测量精度，从而提高载体定位的准确率。
[0017]在第一方面的一种可能的实现方式中，目标函数为第一函数、第二函数和第三函数之和，第一函数用于表示先验状态信息与第一待估计状态变量的差值，第二函数用于表示目标时间段内各个GNSS采样时刻对应的GNSS因子之和，第三函数用于表示目标时间段内各个相邻GNSS采样时刻之间的IMU状态增量残差之和。
[0018]实施上述实现方式，根据目标函数能够准确、快捷地获得IMU和GNSS天线之间的杆臂值，提高了杆臂值的测量精度，从而提高载体定位的准确率。
[0019]在第一方面的一种可能的实现方式中，第一数据和第二数据是载体在执行掉头和/或拐弯的过程中获取的。
[0020]实施上述实现方式，载体在执行掉头和/或拐弯的过程中获取第一数据和第二数据，能有效激发出惯导可能存在的误差，例如，陀螺仪和加速度计的零偏、姿态误差等。另外，掉头、拐弯动作相较于绕8字这种大机动动作，更简单、快捷，降低了操作难度，提高了IMU数据和GNSS数据的采集效率。
[0021]第二方面，本申请实施例提供了一种用于杆臂值标定的装置，该装置包括：获取单元，用于获取IMU采集的第一数据和GNSS采集的第二数据；第一数据包括多个IMU采样时刻对应的IMU数据，第二数据包括多个GNSS采样时刻对应的GNSS数据；构建单元，用于根据先验状态信息、待优化的杆臂值和目标时间段内各个相邻GNSS采样时刻之间的IMU状态增量
残差构建目标函数，先验状态信息和IMU状态增量残差是根据第一数据和第二数据获得；先验状态信息表示载体在第一时刻的状态预测信息；第一时刻为目标时间段的初始时刻；IMU本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种杆臂值标定方法，其特征在于，所述方法包括：获取IMU采集的第一数据和GNSS采集的第二数据；所述第一数据包括多个IMU采样时刻对应的IMU数据，所述第二数据包括多个GNSS采样时刻对应的GNSS数据；根据先验状态信息、待优化的杆臂值和目标时间段内各个相邻GNSS采样时刻之间的IMU状态增量残差构建目标函数，所述先验状态信息和所述IMU状态增量残差是根据所述第一数据和所述第二数据获得；所述先验状态信息表示载体在所述第一时刻的状态预测信息；所述第一时刻为所述目标时间段的初始时刻；所述IMU和所述GNSS安装于所述载体上；求解所述杆臂值，以使所述目标函数的函数值最小，所述杆臂值用于所述载体的定位。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述先验状态信息是通过对所述第一时刻对应的前向组合导航解算结果和所述第一时刻对应的后向组合导航解算结果进行加权求和获得，所述先验状态信息包括所述载体在所述第一时刻的先验位置、先验速度和先验姿态。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述先验状态信息还包括所述载体在所述第一时刻的先验加速度计零偏和所述载体在所述第一时刻的先验陀螺仪零偏中的一种或多种。4.根据权利要求1
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3任一项所述的方法，其特征在于，所述目标时间段包括第二时刻，所述第二时刻和所述第一时刻为所述目标时间段内的相邻GNSS采样时刻，所述第一时刻和所述第二时刻之间的IMU状态增量残差是基于所述IMU在所述第一时刻的第一待估计状态变量、所述IMU在所述第二时刻的第二待估计状态变量以及所述第一时刻和所述第二时刻之间各个IMU采样时刻对应的IMU数据获得的。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标函数还包括与所述各个GNSS采样时刻对应的GNSS因子，所述第一待估计状态变量包括所述IMU在所述第一时刻的待估计位置，所述第一时刻对应的GNSS因子为所述载体在所述第一时刻的待估计位置与所述第一时刻对应的GNSS数据中的位置信息的差值，所述载体在所述第一时刻的待估计位置由所述IMU在所述第一时刻的待估计位置和所述待优化的杆臂值表示。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述目标函数为第一函数、第二函数和第三函数之和，所述第一函数用于表示所述先验状态信息与所述第一待估计状态变量的差值，所述第二函数用于表示所述目标时间段内各个GNSS采样时刻对应的GNSS因子之和，所述第三函数用于表示所述目标时间段内各个相邻GNSS采样时刻之间的IMU状态增量残差之和。7.根据权利要求1
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6任一项所述的方法，其特征在于，所述第一数据和所述第二数据是所述载体在执行掉头和/或拐弯的过程中获取的。8.一种用于杆臂值标定的装置，其特征在于，所述装置包括：获取单元，用于获取IMU采集的第一数据和GNSS采集的第二数据；所述第一数据包括多个IMU采样时刻对应的IMU数据，所述第二数据包括多个GNSS采样时刻对应的GNSS数据；构建单元，用于根据先验状态信息、待优化的杆臂值和目标时间段内各个相邻GNSS采样时刻之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓龙，伍勇，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：