[发明专利]一种基于加速度感应与磁感应的移动轨迹精确测量方法及其装置

权利要求书

1.一种基于加速度感应与磁感应的移动轨迹精确测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

s1、在车轮圆心位置设置用于采集左手坐标系的加速度数据的加速度模块，或者在车轮任意位置设置磁感应模块，利用加速度模块采集到的加速度数据(v_x1,v_y1),( v_x2,v_y2)，计算出车辆两个车后轮的车轮转动角度α1、α2及车轮转动角度变化量Δα1、Δα2并计算出车辆移动轨迹；

s2、将车轮转动角度变化量Δα1、Δα2分别和车轮模块的半径D代入公式，计算出车轮模块行驶距离Δs1、Δs2，通过车轮移动距离Δs1、Δs2计算出车辆移动轨迹；

s3、根据车轮移动圆弧外侧曲线L、车轮移动圆弧内侧曲线R、车轴长度W计算出内圆半径r；

s4、将内圆半径r代入公式计算出t到t+1时刻的弧度角φ；

s5、对弧度角φ进行角度制转换得到车辆偏向角变化量Δθ；

s6、以t时刻的车轴中心点为原点，建立前进方向为y轴正方向，从移动圆弧外侧车轮模块指向移动圆弧内侧车轮模块的方向为x轴正方向的坐标系，命名为车辆坐标系；

s7、将偏向角变化量Δθ、车轴长度W、内圆半径r代入公式计算出车轴中心点的坐标偏移d；

s8、将t时刻的偏向角θ(t)、t到t+1时刻的车轴中心点的坐标偏移d和偏向角变化量Δθ代入三角函数解出t到t+1时刻车辆在地面坐标系中的位移Δx、Δy；

s9、利用车辆偏向角变化量Δθ、位移Δx和位移Δy计算出车辆t+1时刻在地面坐标系上的位置x(t+1)、y(t+1)和偏向角θ(t+1)；

s10、利用车辆在地面坐标系上的位置x(t)、y(t)、θ(t)和x(t+1)、y(t+1)、θ(t+1)绘制出车辆移动轨迹。

2.根据权利要求1所述的一种基于加速度感应与磁感应的移动轨迹精确测量方法，其特征在于，所述车轮转动角度变化量Δα1、Δα2的计算方法为：

根据受力平衡建立方程计算t时刻车轮转动角度α1(t)、α2(t)、t+1时刻车轮转动角度α1(t+1)、α2(t+1)，再计算出车轮转动角度变化量Δα1、Δα2:

Δα1=α1(t+1)-α1(t)

Δα2=α2(t+1)-α2(t)。

3.根据权利要求1所述的一种基于加速度感应与磁感应的移动轨迹精确测量方法，其特征在于，所述车轮模块行驶距离Δs1、Δs2的计算方法为：

。

4.根据权利要求1所述的一种基于加速度感应与磁感应的移动轨迹精确测量方法，其特征在于，所述车轮移动内圆半径r的计算方法：

所述车轮在t+1时刻移动构成圆弧的弧度角φ的计算方法为

所述弧度角φ换算成车辆偏向角变化量Δθ的计算方法为

。

5.根据权利要求1所述的一种基于加速度感应与磁感应的移动轨迹精确测量方法，其特征在于，所述t+1时刻的车轴中心点的坐标偏移d的计算方法为：

所述t+1时刻车辆的地面坐标系位移Δx、Δy的计算方法为

所述新的车辆偏向角为θ(t+1)= θ(t)+Δθ。

6.根据权利要求1所述的一种基于加速度感应与磁感应的移动轨迹精确测量方法，其特征在于，所述步骤s1至s5中的车轮转动角度α1 、车轮模块行驶距离Δs1和车辆偏向角变化量Δθ可用于测量单个车轮的移动轨迹。

7.一种基于加速度感应与磁感应的移动轨迹精确测量装置，其特征在于，包括：设置于车轮圆心位置的传感器、存储有可被执行用于实现如权利要求1至5中任一项所述方法的存储器；用于传输用于实现如权利要求1至5中任一项所述方法的数据传输模块；以及用于执行如权利要求1至5中任一项所述方法的数据处理器；用于融合如权利要求1至5中任一项所述方法数据的数据融合模块；

所述传感器包括：

加速度模块，用于检测物体在载体坐标系中三个轴的加速度信号并输出；

磁感应模块，用于检测磁场的强度和方向信息并输出。