[发明专利]一种汽车用微机械陀螺标度因子在线标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据在线标定方法，特别是关于一种用于汽车导航系统的汽车用微机械陀螺标度因子在线标定方法。

背景技术

随着近些年机动车保有量的快速增长和城市道路网络的日趋复杂，汽车导航系统得以迅速发展，尤其是将GPS和运动传感器结合的组合型汽车导航系统的应用已经比较普遍。这类汽车导航系统一般由GPS、微机械陀螺、车速传感器和嵌入式计算机构成。其中，GPS提供车辆的定位信息，包括位置、方位角和在用星数等，微机械陀螺提供与车辆角速度相关的陀螺输出电压，车速传感器用于测量车速，由于目前多数汽车的CAN总线信息中都包含有车速，因此很多汽车导航系统直接从CAN总线获取车速信息，以取代车速传感器。GPS、微机械陀螺和车速传感器均与嵌入式计算机相连，将各自测量到的信息输送给嵌入式计算机，嵌入式计算机对各部件输送来的信息进行处理，例如：在GPS信号良好时，嵌入式计算机利用GPS位置信息，运行地图匹配算法判断汽车的行驶道路，完成汽车的定位和导航；在没有GPS信号时，嵌入式计算机利用车速传感器测量的车速和微机械陀螺提供的与车辆角速度相关的陀螺输出电压，运行航位推算算法得到汽车的行驶位置，完成汽车的定位和导航。

上面提及的微机械陀螺是汽车导航系统中常用的一种传感器，用于测量汽车运动的角速度，积分后可得汽车运动过程中的角度变化量，通过累计车辆在水平方向（平行于路面）的角度变化量，可以推算车辆的行驶方向，为汽车导航提供支持。汽车用微机械陀螺的精度级别一般为民用级，具有成本低廉的优点，但存在系统参数变化大以及需要经常标定的缺点。如果微机械陀螺的关键系统参数之一的标度因子存在误差，那么在航位推算过程中，该误差就会逐步累积，从而导致汽车行驶方位的推算精度大幅度下降。

微机械陀螺的标度因子是指微机械陀螺在测量过程中，输出电压变化与表征的角速度测量值之间的比例系数。传统的微机械陀螺标度因子的标定方法分静态标定和动态标定两种。静态标定方法是在微机械陀螺安装前对其进行标定，由于标度因子误差与微机械陀螺的特性和工作条件相关，在车辆运行过程中会实时变化，因此静态标定方法无法满足汽车导航系统的使用需要。动态标定方法是在车辆运行过程中对微机械陀螺标度因子进行标定。现有的动态标定方法包括最优估计法（《基于GPS/DR的车辆导航中在线计算陀螺仪参数的一种方法》，《电子器件》2007年第1期）和利用电子地图数据标定法（《车载航位推算系统中传感器参数的在线标定》，《测控技术》2008年12期）。最优估计法建立转角与标度因子的函数关系，并通过求解残差平方和最小意义下的最优解计算新的标度因子，该方法涉及矩阵运算、解超定方程等，运算复杂，不适宜用于运算能力较低的汽车导航系统，同时该方法由于需要很长时间才能完成标定，因此实时性较差。利用电子地图数据标定法是通过GPS信息结合电子地图在大转弯处进行刻度因子标定，该方法首先在电子地图上选定拐弯路段集中、角度较大且GPS观测条件良好的路段作为特定的标定区域，当车辆行驶到该区域时，如果转弯前后GPS方位角变化量超过某个阈值，则以得到的GPS方位角变化量为基准计算新的标度因子。为确保标定精度，该方法需要预先在电子地图中选定GPS观测条件良好、转弯集中且转弯角度较大的路段，当车辆行驶到该路段时才启动标定，应用局限性很大，同时该方法由于依赖于电子地图中的道路信息，因此在不启用真实导航的情况下无法进行。

综上所述，现有的微机械陀螺标度因子的标定方法分别存在着标定算法较为复杂，实时性较差和车辆运行条件要求较高等问题，难以用于具有成本限制高、运行条件复杂和嵌入式计算能力较低等特点的汽车导航系统。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种快速简洁，能够节约计算资源的汽车用微机械陀螺标度因子在线标定方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种汽车用微机械陀螺标度因子在线标定方法，它包括以下步骤：

1）当在线标定周期开始时，判断是否进行在线标定：

如果用户开启了在线标定功能，进入步骤2）；

如果用户关闭了在线标定功能，进入步骤5）；

2）查看前一个在线标定周期在线标定功能是否开启：

如果前一个在线标定周期在线标定功能关闭，则将GPS参考方位角初始化为0，进入步骤3）；

如果前一个在线标定周期在线标定功能开启，则直接进入步骤3）；

3）判断微机械陀螺当前标度因子是否失准：