一种基于IMU辅助定位的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于IMU辅助定位的方法及系统，该方法包括：获取目标车辆历史时刻GNSS信息、IMU信息和车速信息；根据IMU信息和车速信息计算当前位移信息；根据历史时刻GNSS信息和当前位移信息计算当前位置信息；获取目标时刻GNSS信息后，上报当前定位信息；通过KL15下电信号，则保存当前位置信息和当前IMU信息。通过本发明专利技术提供的一种基于IMU辅助定位的方法及系统，在GNSS/GPS/北斗等定位系统定位延时或丢失后，不再单一的依靠定位系统，MCU依然可以从IMU模块获得车辆的航向角、仰俯角等车辆的姿态参数，根据IMU信息和车速信息计算车辆的位移，获得车辆的运行轨迹，根据位移信息计算当前位置信息，获得车辆的定位信息，为车辆提供准确的导航信息。为车辆提供准确的导航信息。为车辆提供准确的导航信息。

【技术实现步骤摘要】
一种基于IMU辅助定位的方法及系统


[0001]本专利技术涉及定位监测领域，具体涉及一种基于IMU辅助定位的方法及系统。

技术介绍

[0002]GNSS(Global Navigation Satellite System)，即全球导航卫星系统，它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、俄罗斯的Glonass(Global navigation satellite system，格洛纳斯卫星导航系统)、欧洲的Galileo(Galileo satellite navigation system，伽利略卫星导航系统)、中国的BDS(BeiDou Navigation Satellite System，北斗卫星导航系统)，以及相关的增强系统，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。国际GNSS系统是个多系统、多层面、多模式的复杂组合系统。
[0003]目前，车辆的导航系统大多基于GNSS技术，通过GPS或北斗卫星导航系统，得到自己的经纬度信息。可是，当卫星导航信号受到全部或部分遮挡，如隧道、山谷、高架道路、密集的高大建筑物等遮挡，卫星信号很弱或卫星信号被干扰时，卫星导航器就不能正常工作，汽车驾驶员也就无法准确知道自己的地理位置。卫星信号的丢失或延时可能会导致车辆错过导航的路口，或导航定位不准确、播报不及时，未能及时的提醒驾驶员，导致到路口反应距离短，驾驶员反应不及时而发生交通事故。
[0004]IMU(Inertial measurement unit)，即惯性测量单元，主要元件有陀螺仪、加速度计和磁力计，其中陀螺仪可以得到各个轴的加速度，加速度计能得到x，y，z方向的加速度，而磁力计能获得周围磁场的信息。IMU的主要工作便是将三个传感器的数据融合得到较为准确的姿态信息。

技术实现思路

[0005]针对现有车辆导航技术中卫星信号易受遮挡或干扰时，卫星导航器无法正常工作，导致汽车驾驶员无法准确知道自己的地理位置，卫星信号的丢失或延时可能会导致车辆错过导航的路口，或导航定位不准确、播报不及时，未能及时的提醒驾驶员，导致到路口反应距离短，驾驶员反应不及时而发生交通事故的问题，提出了一种基于IMU辅助定位的方法及系统，不再单一的依靠定位系统，在GNSS/GPS/北斗等定位系统定位延时或丢失后，MCU依然可以从IMU模块获得车辆的航向角、仰俯角等车辆的姿态参数，计算车辆的运行轨迹，获得车辆的定位信息，为车辆提供准确的导航信息。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术通过如下的技术方案来实现：
[0007]一种基于IMU辅助定位的方法，包括以下步骤：
[0008]获取目标车辆历史时刻GNSS信息、IMU信息和车速信息；
[0009]根据IMU信息和车速信息计算当前位移信息，具体计算过程如下：
[0010]v＝(v
l
+v
r
)/2
[0011]ω＝(v
l
‑
v
r
)/d
[0012]Δt＝t2‑
t1[0013][0014]x1＝x0+v
·
cos(θ)
·
Δt
[0015]y1＝y0+v
·
sin(θ)
·
Δt
[0016]其中，v
l
为车辆左轮速度，v
r
为右轮速度，ω为角速度，同时也是车辆航向角变化的速度；为俯仰角，θ为车辆航向角；d为车身宽度；(x0，y0)为车辆位移变化前t1时刻在坐标系的位置，(x1，y1)为车辆位移变化后运动后t2时刻在坐标系的位置，即当前位移信息；
[0017]根据历史时刻GNSS信息和当前位移信息计算当前位置信息；
[0018]获取目标时刻GNSS信息后，上报当前定位信息；具体地，判断获取目标时刻GNSS信息是否成功，若成功获取，则上报目标时刻GNSS信息为当前定位信息；若获取失败，则上报当前位置信息为当前定位信息；
[0019]通过KL15下电信号，则保存当前位置信息和当前IMU信息。
[0020]作为本专利技术的一种优选方案，所述历史时刻GNSS信息为车辆上次下电前的位置信息，所述IMU信息为下电时的IMU信息。
[0021]作为本专利技术的一种优选方案，所述IMU信息包括车辆的角速度ω和仰俯角
[0022]作为本专利技术的一种优选方案，所述车速信息通过现有车辆CAN，总线直接获取或由编码器计算获取。
[0023]作为本专利技术的一种优选方案，所述根据历史时刻GNSS信息和当前位移信息计算当前位置信息，具体为：当前位置信息＝历史时刻GNSS信息+当前位移信息。
[0024]作为本专利技术的一种优选方案，IMU信息和车速信息每10ms获取一次，GNSS信息每1000ms获取一次。
[0025]一种基于IMU辅助定位的系统，所述系统包括：
[0026]IMU模块，包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计，用于存储IMU信息；
[0027]车速模块，用于存储车速信息；
[0028]位置获取模块，用于获取车辆的位置信息，所述位置信息包括GNSS、GPS或北斗；
[0029]处理模块，用于计算当前位移信息和当前位置信息；
[0030]位置传输模块，用于通过4G/5G无线方式上报当前定位信息。
[0031]作为本专利技术的一种优选方案，所述车速模块包括车辆CAN总线或轮速计/电机霍尔效应传感器/编码器，车辆CAN总线直接获取车速或由编码器计算获取。
[0032]本专利技术的有益效果是：本专利技术在GNSS/GPS/北斗等定位系统定位延时或丢失后，不再单一的依靠定位系统，MCU依然可以从IMU模块获得车辆的航向角、仰俯角等车辆的姿态参数，根据IMU信息和车速信息计算车辆的位移，获得车辆的运行轨迹，根据位移信息计算当前位置信息，获得车辆的定位信息，为车辆提供准确的导航信息。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0034]图1为本专利技术实施例1中基于IMU辅助定位的方法流程框图；
[0035]图2为本专利技术实施例1中计算当前位移信息的示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例2中基于IMU辅助定位的系统的模块示意图；
[0037]图4为本专利技术实施例2中基于IMU辅助定位的系统的应用场景图。
[0038]图中：01、IMU模块；02、车速模块；03、位置获取模块；04、处理模块；05、位置传输模块。
具体实施方式
[0039]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于IMU辅助定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：获取车辆历史时刻GNSS信息、IMU信息和车速信息；根据IMU信息和车速信息计算当前位移信息，具体计算过程如下：v＝(v
l
+v
r
)/2ω＝(v
l
‑
v
r
)/dΔt＝t2‑
t1x1＝x0+v
·
cos(θ)
·
Δty1＝y0+v
·
sin(θ)
·
Δt其中，v
l
为车辆左轮速度，v
r
为右轮速度，ω为角速度，同时也是车辆航向角变化的速度；为俯仰角，θ为车辆航向角；d为车身宽度；(x0，y0)为车辆位移变化前t1时刻在坐标系的位置，(x1，y1)为车辆位移变化后运动后t2时刻在坐标系的位置，即当前位移信息；根据历史时刻GNSS信息和当前位移信息计算当前位置信息；获取目标时刻GNSS信息后，上报当前定位信息；具体地，判断获取目标时刻GNSS信息是否成功，若成功获取，则上报目标时刻GNSS信息为当前定位信息；若获取失败，则上报当前位置信息为当前定位信息；通过KL15下电信号，则保存当前位置信息和当前IMU信息。2.如权利要求1所述的一种基于IMU辅助定位的方法，其特征在于，所述历史时刻GNSS信息为车辆上...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋云峰，
申请(专利权)人：润芯微科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：