[发明专利]一种基于车辆状态的GPS诊断方法

权利要求书

1.一种基于车辆状态的GPS诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：基础信息获取；

步骤二：传感器反馈数据的时间对准；

步骤三：传感器反馈数据的空间对准；

步骤四：缓存历史时刻的数据并维护规模不变；

步骤五：依据历史时刻的信息推测车辆当前位置；

步骤六：与GPS数据的定位结果进行对比并输出判定结果；

所述步骤一，车辆的前轮转角信息和车辆的车速信息通过车辆线控接口获得，车辆的经纬度、航向信息通过组合惯导模块获得；前轮转角的输入数据需要做稳定性判断和处理；所述前轮转角的输入数据的稳定性判断和处理过程如下：前轮转角为φ,首先前后做差值判断,如果φ_i+2-φ_i+1Δφ,则利用最小二乘法拟合20个时间间隔内前轮转角和Δt的一元二次方程，其中φ_i+2为当前时刻的前轮转角值，φ_i+1为上一时刻的前轮转角值，Δφ为一个间隔内前轮转角的最大变化值；

通过两个前轮转角数据的时间间隔x，推算出当前前轮转角的值y，过程如下，

其中y(x_i)为i时刻估计的前轮转角值，y_i为i时刻测量的前轮转角值，Q为估计和测量的前轮转角的差值，a、b、c为前轮转角估计公式中的系数；

求当Q最小时a,b,c的值，首先求Q对a,b,c的偏导数：

经过推算可求得：

由上述过程得到最后一段时间内前轮转角的变化曲线拟合公式，即可以预测出当前时刻的前轮转角值，如果发现当前接收到的前轮转角观测值超过阈值，则用该方式将当前时刻前轮转角的值进行替换，保证算法的正常运行；

所述步骤四，接收最新时刻的车辆信息，包含前轮转角、车速、经度、纬度、航向角，接收到上述信息后进行相对上一时刻的车辆状态的计算，

首先根据前轮转角和车体前后轴距计算当前时刻车辆的转弯半径：

其中radii为车辆车体中心处的转弯半径，L为车辆轴距，φ为前轮转角；

车辆后轮轴距中心处的转弯半径为:

1)计算车辆转弯角速度

其中，ω为车体转弯角速度，v_vehicle为车辆反馈车速；

2)角度积分

Δθ＝ω×Δt

其中，Δθ为在一个Δt时间内，车体以当前角速度旋转所转过的角度；Δt为t_i和t_i+1的时间间隔；

3)位置推测

Δy＝radii×sin(|ω×Δt|)

Δx＝radii×(1-cos(ω×Δt))

其中，Δx、Δy分别在当前时刻的车辆坐标系下，经过一个Δt时间后，车辆的位置坐标；

4)缓存的更新

缓存内共存有最近N个时刻，即t_0～t_n的历史数据信息，每当有新数据更新时，把新数据存入t_n对应的缓存内，剔除掉t₀对应的历史数据，剩余缓存数据依次移位；对缓存的数据规模进行维护，即不能使历史时刻缓存的数据太多，增加额外的计算量并产生过大的累计误差；又不能使缓存数据太少，增加随机误差对最终结果的影响；

所述步骤五，以t_n时刻的车辆坐标系为基准，建立参考坐标系,t_i时刻的车辆坐标系到t_n时刻的车辆坐标系的变换矩阵为

其中，θ_i＝Δθ_i+1+…+Δθ_n,θ_i为t_n时刻的车辆朝向相对t_i时刻的车辆朝向的角度差值，Δθ_i+1为t_i到t_i+1时刻车体的角度变化；

t_i时刻的推算位置设定为(x_i,y_i),由t_i～t_n时刻的信息推算得出，

其中，Δx_i和Δy_i为t_i时刻到t_i+1时刻车体的移动距离；

通过上述求解，得到第i时刻车辆的状态相对当前时刻的状态变化，得到的变化量为x和y方向的位移和车体相对转角；得到上述状态相对变化量之后，以t_n时刻的车辆坐标系为基准，建立参考坐标系，t_i时刻和t_n时刻的经纬度、航向信息均可由组合惯导模块直接获取，进而可由此计算得到t_i时刻的车辆位置在t_n时刻下的车辆坐标下的坐标位置

所述步骤六中，将和进行对比并输出判定结果。