一种车辆的融合定位方法、装置及设备制造方法及图纸

本申请公开了一种车辆的融合定位方法、装置及设备，其中方法包括：在车体坐标系和车速坐标系不重合的情况下，获取IMU和车体之间的安装偏差角、车辆的各轮胎相对于车体的垂向位移、各轮胎的胎压、各轮胎在标胎压下的尺寸参数、轴距、IMU相对于导航坐标系的IMU姿态角，根据各轮胎的胎压，标称胎压下的尺寸参数、相对于车体的垂向位移和车辆的轴距，确定俯仰夹角，根据IMU姿态角、安装偏差角和俯仰夹角，确定轮速姿态角，在未接收到全球导航卫星系统GNSS信号的情况下，根据当前时刻车辆的轮速、轮速姿态角和当前时刻的前一时刻的车辆位置信息，确定当前时刻车辆的融合定位信息。根据本申请实施例，能够提高车辆的融合定位结果的准确度。准确度。准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆的融合定位方法、装置及设备


[0001]本申请属于自动驾驶
，尤其涉及一种车辆的融合定位方法、装置及设备。

技术介绍

[0002]在地图采集车，自动驾驶车辆等非常依赖高精定位的场景中，通常会使用高精度全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)或者惯性测量装置(Inertial Measurement Unit，IMU)融合定位设备获得自身的位姿速度等信息。
[0003]为了保证在未接收到GNSS信号的情况下，仍有足够精度的惯性推算定位效果，相关技术，例如已知的GNSS、IMU、或者航位推算(Dead Reckoning，DR)融合定位的方案中，一般将轮速考虑为车辆沿其纵轴方向行驶的速度，并基于此进行车辆定位状态的推算。
[0004]但是，由于车辆在前后载荷分配不均匀，或者车辆上下坡期间，车体与路面之间会形成俯仰方向的倾角，因此实际的轮速方向为轮胎与路面接触面切线方向，该方向与车体方向不一致。
[0005]相关技术按照轮速方向为车体纵轴方向进行惯性推算，会引入系统误差，导致最终的融合定位的准确度降低。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供一种车辆的融合定位方法、装置及设备，能够提高车辆的融合定位结果的准确度。
[0007]一方面，本申请实施例提供了一种车辆的融合定位方法，其特征在于，包括：
[0008]在车体坐标系和车速坐标系不重合的情况下，获取IMU和车体之间的安装偏差角、车辆的各轮胎相对于车体的垂向位移、车辆的各轮胎的胎压、车辆的各轮胎在标胎压下的尺寸参数、车辆的轴距、IMU相对于导航坐标系的IMU姿态角，所述车速坐标系和所述车体坐标系的原点重合，
[0009]根据所述各轮胎的胎压，所述各轮胎在标称胎压下的尺寸参数、所述各轮胎相对于车体的垂向位移和所述车辆的轴距，确定车体相对于路面的俯仰夹角，
[0010]根据所述IMU姿态角、所述安装偏差角和所述俯仰夹角，确定轮速相对于所述导航坐标系的轮速姿态角，
[0011]在未接收到全球导航卫星系统GNSS信号的情况下，根据当前时刻车辆的轮速、所述轮速姿态角和当前时刻的前一时刻的车辆位置信息，确定当前时刻车辆的融合定位信息。
[0012]在一种可能的实现方式中，在所述获取IMU和车体之间的安装偏差角之前，所述方法还包括：
[0013]在所述车体的纵向加速度小于预设纵向加速度阈值，且车辆的前后悬架的位移差小于预设位移差的情况下，获取影响融合定位信息的状态量，
[0014]根据当前时刻的IMU的角速度、加速度和轮速，确定观测量，
[0015]根据所述状态量和所述观测量进行卡尔曼滤波，得到IMU和车体之间的所述安装偏差角。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述根据当前时刻的IMU的角速度、加速度和轮速，确定观测量，包括：
[0017]根据所述前一时刻的车辆位置信息、当前时刻的IMU的角速度和加速度进行航位推算，得到当前时刻的第一车辆位置信息，
[0018]根据所述前一时刻的车辆位置信息、所述轮速和所述角速度进行航位推算，得到当前时刻的第二车辆位置信息，
[0019]根据所述第一车辆位置信息和所述第二车辆位置信息求差，得到观测量。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述根据所述各轮胎的胎压，所述各轮胎在标称胎压下的尺寸参数、所述各轮胎相对于车体的垂向位移和所述车辆的轴距，确定车体相对于路面的俯仰夹角，包括：
[0021]根据所述各轮胎的胎压，所述各轮胎在标称胎压下的尺寸参数，确定各轮胎的中心距离路面的高度，
[0022]根据所述各轮胎相对于车体的垂向位移、所述各轮胎的中心距离路面的高度和所述车辆的轴距，确定车体相对于路面的俯仰夹角。
[0023]在一种可能的实现方式中，所述根据所述各轮胎的胎压，所述各轮胎在标称胎压下的尺寸参数，确定各轮胎的中心距离路面的高度，包括：
[0024]根据公式(1)和(2)计算各轮胎的中心距离路面的高度：
[0025]Δρ＝f(t
n～n
‑
x
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0026]h＝R(1
‑
Δρ)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0027]式中，h为轮胎的中心距离路面的高度，R为轮胎在标称胎压状态下的尺寸参数，Δρ为t
n
至t
n
‑
x
之间x秒内，轮胎的变形系数与胎压之间的函数关系式。
[0028]在一种可能的实现方式中，所述根据所述各轮胎相对于车体的垂向位移、所述各轮胎的中心距离路面的高度和所述车辆的轴距，确定车体相对于路面的俯仰夹角，包括：
[0029]根据公式(3)计算俯仰夹角：
[0030][0031]式中，为俯仰夹角，Δx
lf
、Δx
rf
、Δx
lr
、Δx
rr
分别为车辆的左前方轮胎、右前方轮胎、左后方轮胎、右后方轮胎相对于车体的垂向位移，h
lf
、h
rf
、h
lr
、h
rr
分别为车辆的左前方轮胎、右前方轮胎、左后方轮胎、右后方轮胎的中心距离路面的高度，L
fr
为车辆的轴距。
[0032]在一种可能的实现方式中，所述根据所述IMU姿态角、所述安装偏差角和所述俯仰夹角，确定轮速相对于所述导航坐标系的轮速姿态角，包括：
[0033]根据公式(4)计算轮速相对于所述导航坐标系的轮速姿态角：
[0034][0035]式中，n表示导航坐标系，b表示IMU坐标系，v表示车体坐标系，d表示车速坐标系，为车速坐标系相对于导航坐标系的旋转矩阵，即轮速姿态角，为IMU坐标系相对于导
航坐标系的旋转矩阵，根据所述IMU姿态角得到，为车体坐标系相对于IMU坐标系的旋转矩阵，根据所述安装偏差角计算得到，为车速坐标系相对于车体坐标系的旋转矩阵，根据所述车体与路面的俯仰夹角计算得到。
[0036]在一种可能的实现方式中，还包括：
[0037]获取当前时刻的车辆的角速度、前一时刻的车辆位置信息，前一时刻的IMU姿态角、IMU的预设非定轴旋转误差补偿，
[0038]根据所述前一时刻的车辆位置信息确定重力加速度，
[0039]根据所述角速度、所述前一时刻的IMU姿态角和所述预设非定轴旋转误差补偿，得到当前时刻的IMU姿态角，
[0040]根据所述重力加速度对当前时刻的IMU姿态角进行校正，或者，
[0041]在接收到全球导航卫星系统GNSS信号的情况下，通过所述GNSS信号对当前时刻的IMU姿态角进行校正。
[0042]另一方面，本申请实施例提供了一种车辆的融合定位装置，所述装置包括：
[0043]获取模块，用于在车体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆的融合定位方法，其特征在于，包括：在车体坐标系和车速坐标系不重合的情况下，获取IMU和车体之间的安装偏差角、车辆的各轮胎相对于车体的垂向位移、车辆的各轮胎的胎压、车辆的各轮胎在标胎压下的尺寸参数、车辆的轴距、IMU相对于导航坐标系的IMU姿态角，所述车速坐标系和所述车体坐标系的原点重合，根据所述各轮胎的胎压，所述各轮胎在标称胎压下的尺寸参数、所述各轮胎相对于车体的垂向位移和所述车辆的轴距，确定车体相对于路面的俯仰夹角，根据所述IMU姿态角、所述安装偏差角和所述俯仰夹角，确定轮速相对于所述导航坐标系的轮速姿态角，在未接收到全球导航卫星系统GNSS信号的情况下，根据当前时刻车辆的轮速、所述轮速姿态角和当前时刻的前一时刻的车辆位置信息，确定当前时刻车辆的融合定位信息。2.根据权利要求1所述的车辆的融合定位方法，其特征在于，在所述获取IMU和车体之间的安装偏差角之前，所述方法还包括：在所述车体的纵向加速度小于预设纵向加速度阈值，且车辆的前后悬架的位移差小于预设位移差的情况下，获取影响融合定位信息的状态量，根据当前时刻的IMU的角速度、加速度和轮速，确定观测量，根据所述状态量和所述观测量进行卡尔曼滤波，得到IMU和车体之间的所述安装偏差角。3.根据权利要求2所述的车辆的融合定位方法，其特征在于，所述根据当前时刻的IMU的角速度、加速度和轮速，确定观测量，包括：根据所述前一时刻的车辆位置信息、当前时刻的IMU的角速度和加速度进行航位推算，得到当前时刻的第一车辆位置信息，根据所述前一时刻的车辆位置信息、所述轮速和所述角速度进行航位推算，得到当前时刻的第二车辆位置信息，根据所述第一车辆位置信息和所述第二车辆位置信息求差，得到观测量。4.根据权利要求1所述的车辆的融合定位方法，其特征在于，所述根据所述各轮胎的胎压，所述各轮胎在标称胎压下的尺寸参数、所述各轮胎相对于车体的垂向位移和所述车辆的轴距，确定车体相对于路面的俯仰夹角，包括：根据所述各轮胎的胎压，所述各轮胎在标称胎压下的尺寸参数，确定各轮胎的中心距离路面的高度，根据所述各轮胎相对于车体的垂向位移、所述各轮胎的中心距离路面的高度和所述车辆的轴距，确定车体相对于路面的俯仰夹角。5.根据权利要求4所述的车辆的融合定位方法，其特征在于，所述根据所述各轮胎的胎压，所述各轮胎在标称胎压下的尺寸参数，确定各轮胎的中心距离路面的高度，包括：根据公式(1)和(2)计算各轮胎的中心距离路面的高度：Δρ＝f(t
n～n
‑
x
)
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(1)h＝R(1
‑
Δρ)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中，h为轮胎的中心距离路面的高度，R为轮胎在标称胎压状态下的尺寸参数，Δρ为t
n
至t
n
‑
x
之间x秒内，轮胎的变形系数与胎压之间的函数关系式。
6.根据权利要求4所述的车辆的融合定位方法，其特征在于，所述根据所述各轮胎相对于车体的垂向位移、所述各轮胎的中心距离路面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵斌，刘祺，万国强，范成建，
申请(专利权)人：北京经纬恒润科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：