[发明专利]用于商用车驾驶智能的IMU数据标定系统及标定方法

说明书

本发明公开一种用于商用车驾驶智能的IMU数据标定系统及标定方法。该系统采用商用车规级IMU、CAN采集工具、CAN通信线、标定软件和上位机。IMU通过CAN通信线与CAN采集工具连接，用于采集商用车纵向加速度、横向加速度和横摆角速度，得到每种信号的多个采样值；CAN采集工具和上位机连接，上传采集的信号值到上位机中；上位机中开发有标定软件和显示界面，对商用车纵向加速度、横向加速度和横摆角速度等位姿数据进行采集、处理、标定和显示。本发明基于CAN通信所开发的软硬件标定系统对商用车规级IMU进行实时标定和数据的采集、处理，提高数据读取的实时性、准确性和稳定性。

技术领域

本发明属于车辆驾驶智能技术领域，具体涉及一种用于商用车驾驶智能的IMU数据标定系统及标定方法。

背景技术

本发明采用的车规级IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)，包含两个方向的加速度计和一个横摆角速度传感器。两个加速度计分别测量x、y轴方向的加速度信息；横摆角速度传感器用于测量车辆的横摆角速度。满足商用车使用的精度高、成本低、安装简便、实时性高等要求。

惯性导航系统作为一种不依赖外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统，被广泛应用在导航领域；作为惯性导航系统中最为关键的器件——IMU，智能融合了加速度计和陀螺仪等传感器，为稳定和导航系统提供位置和运动识别；另外，随着智能驾驶技术的发展，更需要能够提供实时的车辆和状态更新，IMU的更新频率能够弥补状态辨识所欠缺的实时性和可靠性。

IMU在出厂和安装使用过程中，会导致所测量的加速度和横摆角速度不准确，如：受加工及车辆实际安装条件制约等的影响，IMU坐标系和车辆行驶时的正交轴不重合；安装过程中的碰撞或车辆行驶过程的振动；与此同时，器件中的随机误差包括随机游走、零偏不稳定性导致零位的不断变化，以及每次断电重启后零位都会发生变化。由以上因素，使得IMU的误差参数和惯性元件参数发生变化，因此必须对IMU的相关参数进行标定。

目前对于车规级IMU标定方法较少，主要是对工业级三加速度计三陀螺仪的IMU进行标定。

国专利申请CN107576334A公开了“惯性测量单元的标定方法及装置”，该方法中，提供了一种标定惯性测量单元的方法及装置，不仅对惯性测量单元的零偏、比例因数和失准角进行重新标定，而且消除了各项参数之间的耦合。该方法包括：六种姿态状态法获取信号值；考虑各项参数之间的影响分别计算各项标定参数；在不同温度下进行参数拟合。

世界知识产权组织专利申请WO/2019/196093公开了“基于云台的IMU校准方法、装置及存储介质”，该方法中，提供了一种基于云台的IMU校准方法，以获得可对IMU测量结果进行修正偏差参数。该方法包括以下内容：将IMU固定到三轴云台上；控制云台的电机使IMU模块的一设定面旋转到六个待测面，记录IMU模块旋转到每个待测面时IMU模块测得的角速度和加速度；采用最小二乘法进行拟合运算，计算得到轴系数、轴间系数、零点偏移。该发明对惯性测量单元通过电机控制云台来旋转得到IMU的激励，避免了机械应力对IMU模块产生影响，提高IMU测量精度。

以上方法存在以下不足：1、对标定的设备要求很高，操作复杂。2、缺乏实时快速准确的数据采集、处理、标定软硬件支持，难以保证数据的采集质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种商用车驾驶智能的IMU数据采集、处理和标定方法，能实时快速准确对IMU进行标定，提高实际使用时商用车的加速度和横摆角速度等位姿的测量精度。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于商用车驾驶智能的IMU数据标定系统，包括待标定IMU、CAN采集工具、CAN线和上位机；