一种基于矢量地图的卫惯组合导航系统标定精度验证方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于矢量地图的卫惯组合导航系统标定精度验证方法，包括动态横向精度验证和静态横/纵向精度验证两部分，动态横向精度验证包括：数据采集；将车辆实时行驶的轨迹点投影至矢量地图上；计算动态横向精度误差。静态横/纵向精度验证包括：数据采集；将车辆实时的停止点位置投影到矢量地图上；计算静态横/纵向精度误差。本发明专利技术将自动驾驶车辆自带矢量地图作为先验信息，流程简单，具有较强的灵活性，同时对场景要求较低，只需借助矢量地图，就能将输出数据投影到地图上，在展示量化结果的同时也能够直观反映车辆在地图中的位置偏差。位置偏差。位置偏差。

【技术实现步骤摘要】
一种基于矢量地图的卫惯组合导航系统标定精度验证方法


[0001]本专利技术属于自动驾驶多传感器标定
，具体涉及一种基于矢量地图的卫惯组合导航系统标定精度验证方法。

技术介绍

[0002]据了解，定位技术是自动驾驶的核心技术之一。自动驾驶定位技术主要分为三种：第一种是基于信号的定位，例如通过全球卫星GNSS、WIFI、FM微波等技术获取定位信息；第二种是基于环境特征匹配的定位，例如基于视觉或激光雷达的定位；第三种是依靠惯性传感器获取定位信息的惯性定位。随着自动驾驶技术的发展，单纯依靠某一种定位方法已经无法满足自动驾驶车辆高精度定位的需求。其中，GNSS/INS卫惯组合导航系统在结合卫星导航与惯性导航的各自优势与劣势的同时，又有效克服了GNSS卫星在复杂环境下定位信号不足的问题，以及惯性导航长时间导航精度不足的问题。
[0003]卫惯组合导航系统如今已成为自动驾驶车辆不可或缺的重要定位单元。卫惯组合导航系统一般安装在车辆后轴中心，经过标定后的卫惯组合导航系统坐标系与车体坐标系保持一致。精确的卫惯组合导航系统标定是保证车辆在行驶过程中具有良好定位精度的重要前提。但是实际情况有诸多因素影响着卫惯组合导航系统标定的精度，如安装角度偏差较大，导致标定结果难以收敛；车辆长时间运行，组合导航系统出现松动；天线安装出错，杆臂值测量错误等。然而，由于卫惯组合导航输出数据为载体运动的高频姿态与位置值，无法像图像、点云直观的可视化呈现，并且缺少真值作为参照对比，因此光从数据面分析，这些问题很难暴露出来且标定精度难以评估。/>[0004]现有的卫惯组合导航系统标定精度验证方法主要有：
[0005](1)基于定位定向系统的卫惯组合导航系统标定精度验证方法。该方法借助定位定向系统，待验证车辆按照预设的运动轨迹和速度运动，通过对比分析车载组合导航系统与定位定向系统的输出数据验证组合导航的标定精度。该方法的验证结果依赖于定位定向系统的精度，由于定位定向系统的精度存在局限性，只能适用于较大偏差的精度验证。
[0006](2)基于高精密转台的卫惯组合导航系统标定精度验证方法。该方法借助高精密三轴转台，将待测目标放置在转台，通过控制转台的转角，通过对比分析卫惯组合导航系统与高精密转台输出数据验证组合导航的标定精度。该方法对于固定在车辆上的卫惯组合导航系统无法适用，且操作复杂、验证精度成本较高。
[0007]检索发现，公开号为CN112393743A的专利公开一种物理运动测试方式的组合导航验证系统及方法，该方法借助定位定向系统，通过对比分析车载组合导航系统与定位定向系统的输出数据验证组合导航的标定精度。该方法的验证结果依赖于定位定向系统的精度，由于定位定向系统的精度存在局限性，只能适用于较大偏差的精度验证。
[0008]公开号CN110702144A公开一种飞机挂载验证捷联惯性与GPS卫星组合导航系统的方法，该方法通过将待验证的组合导航系统固定在飞机上，在飞行过程中进行组合导航解算。该方法依赖于飞机挂载，流程复杂，不适用于自动驾驶车辆。
[0009]总之，现有的卫惯组合导航系统标定精度验证方法，大多通过高精度的转台等设备进行高精度的测量，操作流程复杂且成本高；大多采用独立的组合导航系统设计，对于已经安装在自动驾驶车辆上的卫惯组合导航系统很难适用现有方法；同时大多采用数据分析方式的呈现结果，直观性不强。
[0010]因此，为了解决自动驾驶车辆卫惯组合导航系统标定精度难以验证的问题，亟需研究一种适用于自动驾驶车辆、操作简单、验证精度高且低成本的卫惯组合导航系统标定验证标定方法，该方法对于自动驾驶高精度定位具有重要意义。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于，针对现有技术所存在的问题，提出一种基于矢量地图的卫惯组合导航系统标定精度验证方法，用来解决自动驾驶车辆卫惯组合导航系统标定精度验证操作复杂、精度低、成本高的问题。
[0012]为了达到以上目的，本专利技术提供一种基于矢量地图的卫惯组合导航系统标定精度验证方法，包括动态横向精度验证和静态横/纵向精度验证两部分，其中动态横向精度验证的方法如下：
[0013]S101、数据采集—车辆沿长直道直线行驶，采集车辆上卫惯组合导航系统的数据；
[0014]S102、根据卫惯组合导航系统输出的定位信息，将车辆实时行驶的轨迹点投影至矢量地图上；
[0015]S103、根据下式计算动态横向精度误差e，
[0016][0017]式中，d
i
为当前点到拟合直线的距离，n为点的数量，i为当前点的索引；
[0018]静态横/纵向精度验证的方法如下：
[0019]S201、数据采集—车辆沿长直道停止，采集卫惯组合导航系统的数据；
[0020]S202、根据卫惯组合导航系统输出的定位信息，将车辆实时的停止点位置投影到矢量地图上；
[0021]S203、根据下式计算静态横/纵向精度误差，
[0022]e
lat
＝d
[0023][0024]式中，e
lat
为静态横向精度误差，d为反向停止点到经过当前点的直线的距离，e
lon
为静态纵向精度误差，d
12
为正向停止点与反向停止点之间的距离。
[0025]本专利技术进一步的采用如下技术方案：
[0026]所述步骤S101中，车辆行驶包含路线1和路线2，其中路线1是指车辆紧贴一侧车道线正向行驶数十米；路线2是指车辆从路线1的终点开始，反向行驶至路线1的起点，行驶过程中车辆紧贴路线1所贴的同一侧车道线。
[0027]所述步骤102中，将卫惯组合导航系统实时输出的数据投影到矢量地图，得到两段动态轨迹点，记录正向轨迹点集为P1，反向轨迹点集为P2。
[0028]所述步骤103中，遍历正向轨迹点集后，判断是否存在未计算的轨迹点，若不存在
则直接计算动态横向精度误差；若存在，则在反向轨迹集中搜索距离当前点最近的K个轨迹点，并采用K个轨迹点拟合直线方程，然后计算当前点到拟合直线的距离，将计算出的距离与上一时刻求得的距离进行累加，累加之后重新判断正向轨迹点集是否还存在未计算的轨迹点。
[0029]较佳的，在反向轨迹点集P2中搜索距离当前点p
i
(x
i
,y
i
,z
i
)∈P1最近的K个轨迹点(p
i
为遍历正向轨迹点集后搜索到的未计算的轨迹点)，然后使用K个轨迹点拟合直线方程,得到直线方向向量根据下式计算当前点到拟合直线的距离
[0030]式中，x
i
,y
i
,z
i
分别为当前点p
i
在卫惯组合导航系统中的x，y，z三向坐标值，A,B,C均为空间直线方程的方向向量，D为空间直线方程的直线参数,空间直线方程一般式为Ax+By+Cz+D＝0。
[0031]所述步骤201中，车辆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于矢量地图的卫惯组合导航系统标定精度验证方法，其特征在于，包括动态横向精度验证和静态横/纵向精度验证两部分，其中动态横向精度验证的方法如下：S101、数据采集—车辆沿长直道直线行驶，采集车辆上卫惯组合导航系统的数据；S102、根据卫惯组合导航系统输出的定位信息，将车辆实时行驶的轨迹点投影至矢量地图上；S103、根据下式计算动态横向精度误差e，式中，d
i
为当前点到拟合直线的距离，n为点的数量，i为当前点的索引；静态横/纵向精度验证的方法如下：S201、数据采集—车辆沿长直道停止，采集卫惯组合导航系统的数据；S202、根据卫惯组合导航系统输出的定位信息，将车辆实时的停止点位置投影到矢量地图上；S203、根据下式计算静态横/纵向精度误差，e
lat
＝d式中，e
lat
为静态横向精度误差，d为反向停止点到经过当前点的直线的距离，e
lon
为静态纵向精度误差，d
12
为正向停止点与反向停止点之间的距离。2.根据权利要求1所述一种基于矢量地图的卫惯组合导航系统标定精度验证方法，其特征在于，所述步骤S101中，车辆行驶包含路线1和路线2，其中路线1是指车辆紧贴一侧车道线正向行驶数十米；路线2是指车辆从路线1的终点开始，反向行驶至路线1的起点，行驶过程中车辆紧贴路线1所贴的同一侧车道线。3.根据权利要求2所述一种基于矢量地图的卫惯组合导航系统标定精度验证方法，其特征在于，所述步骤102中，将卫惯组合导航系统实时输出的数据投影到矢量地图，得到两段动态轨迹点，记录正向轨迹点集为P1，反向轨迹点集为P2。4.根据权利要求3所述一种基于矢量地图的卫惯组合导航系统标定精度验证方法，其特征在于，所述步骤103中，遍历正向轨迹点集后，判断是否存在未计算的轨迹点，若不存在则直接计算动态横向精度误差；若存在，则在反向轨迹点集中搜索距离当前点最近的K个轨迹点，并采用K个轨迹点拟合直线方程，然后计算当前点到拟合直线的距离，将计算出的距离与上一时刻求得的距离进行累加，累加之后重新判断正向轨迹点集是否存在未计算的轨迹点。5.根据权利要求4所述一种基于矢量地图的卫惯组合导航系统标定精度验证方法，其特征在于，在反向轨迹点集P2中搜索距...

【专利技术属性】
技术研发人员：后鹏程，
申请(专利权)人：上海友道智途科技有限公司，
类型：发明
国别省市：