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    重庆时时彩从哪里玩: 一种简化惯性导航设备安装要求的方法与装置.pdf

    摘要
    申请专利号:

    CN201610158633.4

    申请日:

    2016.03.17

    公开号:

    CN105606095A

    公开日:

    2016.05.25

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01C 21/16申请日:20160317|||公开
    IPC分类号: G01C21/16 主分类号: G01C21/16
    申请人: 广州展讯信息科技有限公司
    发明人: 禤永俊; 鄢尤帅
    地址: 510663 广东省广州市萝岗区科珠路232号1栋301之自编305房
    优先权:
    专利代理机构: 广州市越秀区哲力专利商标事务所(普通合伙) 44288 代理人: 秦维
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610158633.4

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.11.13|||2016.06.22|||2016.05.25

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供了一种简化惯性导航设备安装要求的方法及装置,包括以下步骤:计算传感器坐标系下的上向向量计算传感器坐标系下的前向向量求得传感器坐标系与载体坐标系之间的旋转变换根据旋转变换求传感器坐标系下的角速度和比力旋转至载体坐标系下的角速度和比力将求得角速度和比力应用到惯性导航算法中求得位置信息。本发明

    权利要求书

    1.一种简化惯性导航设备安装要求的方法,其特征在于,包括
    以下步骤:
    S1:获取载体静止时各个时间序列的比力
    S2:根据公式(1)进行计算,得到载体静止时的比力均值和
    传感器坐标系下的上向向量

    其中:i表示第i个时间序列,N表示总共经过N个时间序列,
    表示比力均值的模,表示传感器坐标系下的上向向量;
    S3:获取载体行驶过程中的各个时间序列的比力和载体行
    驶的加速度acck,其中k表示第k个时间序列;
    S4:根据公式(2)进行计算,得到水平加速度

    S5:根据公式(3)进行计算,得到比力与加速度的相关系数
    并计算最大时所对应传感器坐标系下的前向向量


    其中:表示前向向量的模,表示ak的平均数,表示bk的
    平均数;
    S6:根据传感器坐标系下的上向向量前向向量和载体坐
    标系下的上向单位向量和前向单位向量得到传感器坐标系与载体
    坐标系的旋转变换
    S7:根据公式(4),计算得到载体坐标系下的角速度和比力


    其中,为传感器坐标系下的角速度,为传感器坐标系
    下的比力,为载体坐标系下的角速度,为载体坐标系下的比
    力,为传感器坐标系至载体坐标系的旋转变换;
    S8:将S7中得到的载体坐标系下的角速度和比力应用到
    惯性导航算法中来计算载体当前的位置信息。
    2.如权利要求1所述的简化惯性导航设备安装要求的方法,其
    特征在于,所述惯性导航算法为捷联惯性导航算法。
    3.如权利要求1所述的简化惯性导航设备安装要求的方法,其
    特征在于,在S3中,当所述载体的速度加速至10km/h或者所述载体
    加速至10km/h以上时,获取载体行驶过程中的比力和加速度
    acck。
    4.如权利要求1所述的简化惯性导航设备安装要求的方法,其
    特征在于,所述S6中具体包括有以下子步骤:
    S61:对前向单位向量前向向量上向单位向量和上向向
    量进行正交规范化;
    S62:计算正交规范后的前向单位向量和前向向量的叉积,
    将该叉积记为前向叉积;
    S63:计算正交规范后的上向单位向量和上向向量的叉积,
    将该叉积记为上向叉积;
    S64:将前向叉积和上向叉积变换为矩阵形式,并将变换后的前
    向叉积和上向叉积相乘得到旋转变换
    5.一种简化惯性导航设备安装要求的装置,其特征在于,包括
    以下??椋?br />
    第一信息获取??椋夯袢≡靥寰仓故备鞲鍪奔湫蛄械谋攘?br />第一计算处理??椋焊莨?1)进行计算,得到载体静止时
    的比力均值和传感器坐标系下的上向向量

    其中:i表示第i个时间序列,N表示总共经过N个时间序列,
    表示比力均值的模,表示传感器坐标系下的上向向量;
    第二信息获取??椋夯袢≡靥逍惺还讨械母鞲鍪奔湫蛄械谋攘?br />和载体行驶的加速度acck,其中k表示第k个时间序列;
    第二计算处理??椋焊莨?2)进行计算,得到水平加速度

    第三计算处理??椋焊莨?3)进行计算,得到比力与加速
    度的相关系数并计算最大时所对应传感器坐标系下的前向
    向量


    其中:表示前向向量的模,表示ak的平均数,表示bk的
    平均数;;
    旋转变换??椋焊荽衅髯晗迪碌纳舷蛳蛄壳跋蛳蛄?br />和载体坐标系下的上向单位向量和前向单位向量得到传感器坐
    标系与载体坐标系的旋转变换
    第四计算处理??椋焊莨?4),计算得到载体坐标系下的
    角速度和比力

    其中,为传感器坐标系下的角速度,为传感器坐标系下
    的比力,为载体坐标系下的角速度,为载体坐标系下的比力,
    为传感器坐标系至载体坐标系的旋转变换;
    信息处理??椋航谒募扑愦砟?橹械玫降脑靥遄晗迪碌慕?br />速度和比力应用到捷联惯性导航算法中来计算载体当前的位
    置信息。
    6.如权利要求3所述的简化惯性导航设备安装要求的装置,其
    特征在于,在旋转变换??橹芯咛灏ㄒ韵伦幽?椋?br />
    正交规范??椋憾郧跋虻ノ幌蛄壳跋蛳蛄可舷虻ノ幌蛄?br />和上向向量进行正交规范化;
    第一向量计算??椋杭扑阏还娣逗蟮那跋虻ノ幌蛄亢颓跋蛳?br />量的叉积,将该叉积记为前向叉积;
    第二向量计算??椋杭扑阏还娣逗蟮纳舷虻ノ幌蛄亢蜕舷蛳?br />量的叉积,将该叉积记为上向叉积;
    矩阵变换??椋航跋虿婊蜕舷虿婊浠晃卣笮问?,并将变
    换后的前向叉积和上向叉积相乘得到旋转变换

    说明书

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn 一种简化惯性导航设备安装要求的方法与装置

    技术领域

    本发明涉及车载导航设备,尤其涉及一种简化惯性导航设备安装
    要求的方法与装置。

    背景技术

    惯性导航技术最早应用于船只、飞机、火箭、导弹、卫星上,
    其传感器价格昂贵且体积大。随着微电子机械技术的发展,MEMS惯
    性传感器的成本和体积都大大降低,使惯性导航技术在汽车、消费等
    领域可以广泛应用。传统的惯性导航设备对安装有较高的要求,规定
    了设备的“前面”要与载体的前面对齐,设备的“上面”与载体的上
    面对齐。安装要求提高了安装的成本,限制了设计的灵活性,并有安
    装错误、移位等隐患。

    发明内容

    为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种简化惯性
    导航设备安装要求的方法。

    为解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:

    一种简化惯性导航设备安装要求的方法,包括以下步骤:

    S1:获取载体静止时各个时间序列的比力

    S2:根据公式(1)进行计算,得到载体静止时的比力均值和
    传感器坐标系下的上向向量


    其中:i表示第i个时间序列,N表示总共经过N个时间序列,
    表示比力均值的模,表示传感器坐标系下的上向向量;

    S3:获取载体行驶过程中的各个时间序列的比力和载体行驶
    的加速度acck,其中k表示第k个时间序列;

    S4:根据公式(2)进行计算,得到水平加速度


    S5:根据公式(3)进行计算,得到比力与加速度的相关系数
    并计算最大时所对应传感器坐标系下的前向向量


    ak=acck;

    其中:表示前向向量的模,表示ak的平均数,表示bk
    的平均数;

    S6:根据传感器坐标系下的上向向量前向向量和载体坐
    标系下的上向单位向量和前向单位向量得到传感器坐标系与载体
    坐标系的旋转变换

    S7:根据公式(4),计算得到载体坐标系下的角速度和比力


    其中,为传感器坐标系下的角速度,为传感器坐标系下
    的比力,为载体坐标系下的角速度,为载体坐标系下的比力,
    为传感器坐标系至载体坐标系的旋转变换;

    S8:将S7中得到的载体坐标系下的角速度和比力应用到
    捷联惯性导航算法中来计算载体当前的位置信息。

    优选地,所述惯性导航算法为捷联惯性导航算法。

    优选地,在S3中,当所述载体的速度加速至10km/h或者所述载
    体加速至10km/h以上时,获取载体行驶过程中的比力和加速度
    acck。

    优选地,所述S6中具体包括有以下子步骤:

    S61:对前向单位向量前向向量上向单位向量和上向向
    量进行正交规范化;

    S62:计算正交规范后的前向单位向量和前向向量的叉积,
    将该叉积记为前向叉积;

    S63:计算正交规范后的上向单位向量和上向向量的叉积,
    将该叉积记为上向叉积;

    S64:将前向叉积和上向叉积变换为矩阵形式,并将变换后的前
    向叉积和上向叉积相乘得到旋转变换

    本发明的另一个目的在于提供一种简化惯性导航设备安装要求
    的装置。

    为解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:

    一种简化惯性导航设备安装要求的装置,包括以下??椋?br />

    第一信息获取??椋夯袢≡靥寰仓故备鞲鍪奔湫蛄械谋攘?br />

    第一计算处理??椋焊莨?1)进行计算,得到载体静止时
    的比力均值和传感器坐标系下的上向向量


    其中:i表示第i个时间序列,N表示总共经过N个时间序列,
    表示比力均值的模,表示传感器坐标系下的上向向量;

    第二信息获取??椋夯袢≡靥逍惺还讨械母鞲鍪奔湫蛄械谋攘?br />和载体行驶的加速度acck,其中k表示第k个时间序列;

    第二计算处理??椋焊莨?2)进行计算,得到水平加速度

    第三计算处理??椋焊莨?3)进行计算,得到比力与加速
    度的相关系数并计算最大时所对应传感器坐标系下的前向
    向量


    ak=acck;

    其中:表示前向向量的模,表示ak的平均数,表示bk
    的平均数;

    旋转变换??椋焊荽衅髯晗迪碌纳舷蛳蛄壳跋蛳蛄?br />和载体坐标系下的上向单位向量和前向单位向量得到传感器坐
    标系与载体坐标系的旋转变换

    第四计算处理??椋焊莨?4),计算得到载体坐标系下的
    角速度和比力


    其中,为传感器坐标系下的角速度,为传感器坐标系下
    的比力,为载体坐标系下的角速度,为载体坐标系下的比力,
    为传感器坐标系至载体坐标系的旋转变换;

    信息处理??椋航谒募扑愦砟?橹械玫降脑靥遄晗迪碌慕?br />速度和比力应用到捷联惯性导航算法中来计算载体当前的位
    置信息。

    优选地,在旋转变换??橹芯咛灏ㄒ韵伦幽?椋?br />

    正交规范??椋憾郧跋虻ノ幌蛄壳跋蛳蛄可舷虻ノ幌蛄?br />和上向向量进行正交规范化;

    第一向量计算??椋杭扑阏还娣逗蟮那跋虻ノ幌蛄亢颓跋蛳?br />量的叉积,将该叉积记为前向叉积;

    第二向量计算??椋杭扑阏还娣逗蟮纳舷虻ノ幌蛄亢蜕舷蛳?br />量的叉积,将该叉积记为上向叉积;

    矩阵变换??椋航跋虿婊蜕舷虿婊浠晃卣笮问?,并将变
    换后的前向叉积和上向叉积相乘得到旋转变换

    相比现有技术,本发明的有益效果在于:

    本发明的使用使得惯性传感器的安装要求降低,不需要惯性导航
    设备的前面一定要与载体的前面对齐,惯性导航设备的上面一定要与
    载体的上面对齐,降低了惯性导航设备的安装要求,提高了设计的灵
    活性,使得不会存在安装错误的隐患,设备只需要与载体刚性连接,
    不需要考虑安装姿态。

    附图说明

    图1为本发明的简化惯性导航设备安装要求的方法的流程图。

    具体实施方式

    下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述:

    如图1所示,本发明提供了一种简化惯性导航设备安装要求的方
    法,在本实施例中主要以汽车来作为载体进行说明,包括以下步骤:

    S1:获取载体静止时各个时间序列的比力

    S2:根据公式(1)进行计算,得到载体静止时的比力均值和
    传感器坐标系下的上向向量


    其中:i表示第i个时间序列,N表示总共经过N个时间序列,
    表示比力均值的模,表示传感器坐标系下的上向向量;

    S3:获取载体行驶过程中的各个时间序列的比力和载体行驶
    的加速度acck;其中k表示第k个时间序列;在此过程中,比力由
    惯性传感器可以直接读出,不需要进行其他计算,加速度acck可以用
    微型定位的速度来计算得到,所述载体加速至10km/h或者所述载体
    加速至10km/h以上。;

    S4:根据公式(2)进行计算,用上向向量把记录到的比力
    投影到水平面上,得到水平加速度


    S5:根据公式(3)进行计算,得到比力与加速度的相关系数
    并计算最大时所对应传感器坐标系下的前向向量根据二分
    法或梯度下降法等迭代数值处理方法可以求得最大时,就可以得
    到前向向量


    ak=acck;

    其中:表示前向向量的模,表示ak的平均数,表示bk
    的平均数;

    S61:对前向单位向量前向向量上向单位向量和上向向
    量进行正交规范化;

    S62:计算正交规范后的前向单位向量和前向向量的叉积,
    将该叉积记为前向叉积,也即是求得将前向单位向量旋转至前向向
    量的向量;

    S63:计算正交规范后的上向单位向量和上向向量的叉积,
    将该叉积记为上向叉积,也即是求得将上向单位向量旋转至上向向
    量的向量;由于前向单位向量和前向向量上向单位向量和
    上向向量是垂直的关系,故而S62中上向单位向量和上向向量
    的变换不会影响到S63中前向单位向量和前向向量的重合关系;

    S64:将前向叉积和上向叉积变换为矩阵形式,并将变换后的前
    向叉积和上向叉积相乘得到旋转变换

    S7:根据公式(4),计算得到载体坐标系下的角速度和比力


    其中,为传感器坐标系下的角速度,为传感器坐标系下
    的比力,为载体坐标系下的角速度,为载体坐标系下的比力,
    为传感器坐标系至载体坐标系的旋转变换;

    S8:将S7中得到的载体坐标系下的角速度和比力应用
    到捷联惯性导航算法中来计算载体当前的位置信息。

    本发明的具体实施方式:在惯性导航设备安装好之后,需要做依
    次校准,具体的操作是,首先在平路上停车,这个过程对应是S1和
    S2,再直线加速到10km/h以上即可,这个过程对应S3、S4、S5和
    S6这四个步骤,在这个过程中,软件自动完成校准。当汽车行驶的
    时候,需要导航,此时启动通过惯性传感器获得比力、角速度和已经
    计算得到的旋转变换来得到载体当前的比力和角速度,然后代入一般
    的惯性导航算法中求得当前的汽车的位置信息。所述一般的惯性导航
    算法主要采用捷联惯性导航算法,捷联惯性导航算法在《捷联惯性导
    航技术》的第2版中有详尽的描述。

    本发明还提供了一种简化惯性导航设备安装要求的装置,包括以
    下??椋?br />

    第一信息获取??椋夯袢≡靥寰仓故备鞲鍪奔湫蛄械谋攘?br />

    第一计算处理??椋焊莨?1)进行计算,得到载体静止时
    的比力均值和传感器坐标系下的上向向量


    其中:i表示第i个时间序列,N表示总共经过N个时间序列,
    表示比力均值的模,表示传感器坐标系下的上向向量;

    第二信息获取??椋夯袢≡靥逍惺还讨械母鞲鍪奔湫蛄械谋攘?br />和载体行驶的加速度acck,其中k表示第k个时间序列;

    第二计算处理??椋焊莨?2)进行计算,得到水平加速度

    第三计算处理??椋焊莨?3)进行计算,得到比力与加速
    度的相关系数并计算最大时所对应传感器坐标系下的前向
    向量



    其中:表示前向向量的模,表示ak的平均数,表示bk的
    平均数;

    旋转变换??椋涸谛浠荒?橹谢拱ㄒ韵伦幽?椋?br />

    正交规范??椋憾郧跋虻ノ幌蛄壳跋蛳蛄可舷虻ノ幌蛄?br />和上向向量进行正交规范化;

    第一向量计算??椋杭扑阏还娣逗蟮那跋虻ノ幌蛄亢颓跋蛳?br />量的叉积,将该叉积记为前向叉积;

    第二向量计算??椋杭扑阏还娣逗蟮纳舷虻ノ幌蛄亢蜕舷蛳?br />量的叉积,将该叉积记为上向叉积;

    矩阵变换??椋航跋虿婊蜕舷虿婊浠晃卣笮问?,并将变
    换后的前向叉积和上向叉积相乘得到旋转变换

    第四计算处理??椋焊莨?4),计算得到载体坐标系下的
    角速度和比力


    其中,为传感器坐标系下的角速度,为传感器坐标系下
    的比力,为载体坐标系下的角速度,为载体坐标系下的比力,
    为传感器坐标系至载体坐标系的旋转变换;

    信息处理??椋航谒募扑愦砟?橹械玫降脑靥遄晗迪碌慕?br />速度和比力应用到捷联惯性导航算法中来计算载体当前的位
    置信息。

    本发明所涉及的参考文献如下:

    [1]张天光,捷联惯性导航技术(第2版)2007-12-1。

    对本领域的技术人员来说,可根据以上描述的技术方案以及构思,
    做出其它各种相应的改变以及形变,而所有的这些改变以及形变都应
    该属于本发明权利要求的?;し段е?。

    关 键 词:
    一种 简化 惯性 导航 设备 安装 要求 方法 装置
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