[发明专利]汽车多传感器的校准方法

权利要求书

1.一种汽车多传感器的校准方法，其特征在于，包括：

获取汽车的输出轴转速、线速度、三轴角速度和三轴加速度；

依据所述输出轴转速对线速度进行校准得到线速度校准值；

依据所述三轴加速度得到包含重力加速度的汽车加速度；

依据所述三轴角速度得到第一轴旋转角度；

依据第一轴旋转角度计算捷联矩阵，对线速度校准值导出的列向量进行旋转轴变换；对变换后的结果采用中心差商公式进行计算得到不含重力加速度的汽车加速度；

依据包含重力加速度的汽车加速度和不含重力加速度的汽车加速度得到重力加速度；

依据所述重力加速度得到第二轴旋转角度；

对第一轴旋转角度和第二轴旋转角度进行融合处理，得到轴旋转角度修正值和三轴角速度校准值；

依据轴旋转角度修正值计算捷联矩阵，对线速度校准值导出的列向量进行旋转轴变换；对变换后的结果采用中心差商公式进行计算得到三轴加速度校准值；

依据所述三轴加速度得到包含重力加速度的汽车加速度具体包括：

设定汽车的前进方向为左侧方向为和垂直向上方向为

依据和建立汽车坐标系；

对所述三轴加速度进行投射变换，得到其中为包含重力加速度的汽车加速度，为第i时刻的三轴加速度，t表示向量矩阵的转置；

依据第一轴旋转角度计算捷联矩阵，对线速度校准值导出的列向量进行旋转轴变换，对变换后的结果采用中心差商公式进行计算得到不含重力加速度的汽车加速度具体包括：

依据第i-1时刻和第i时刻的三轴角速度，得到第i-1时刻到第i时刻的第一轴旋转角度，计算捷联矩阵

依据第i时刻和第i+1时刻的三轴角速度，得到第i时刻到第i+1时刻的第一轴旋转角度，计算捷联矩阵

对第i-1时刻的线速度校准值v_i-1采用公式导出列向量进行旋转轴变换得到

对第i+1时刻的线速度校准值v_i+1采用公式导出列向量进行旋转轴逆变换得到

采用公式计算出不含重力加速度的汽车加速度，其中为不含重力加速度的汽车加速度，Δt为采样时间间隔；

依据所述重力加速度得到第二轴旋转角度具体包括：

对第i时刻的重力加速度进行单位化处理得到

对和进行求解得到：

其中，f_1,i为第i时刻所述重力加速度在汽车的前进方向的值，l_1,i为第i时刻所述重力加速度在汽车的左侧方向的值，h_1,i为第i时刻所述重力加速度在汽车的垂直方向的值，为第i-1时刻到第i时刻汽车坐标系下前进方向轴的旋转角度，为第i-1时刻到第i时刻汽车坐标系左侧方向轴的旋转角度，Φ_i为第i时刻汽车坐标系相对于空间坐标系的横滚角，Φ_i-1为第i-1时刻汽车坐标系相对于空间坐标系的横滚角，ψ_i为第i时刻汽车坐标系相对于空间坐标系的俯仰角，ψ_i-1为第i-1时刻汽车坐标系相对于空间坐标系的俯仰角；

依据第i-1时刻和第i时刻的重力加速度的单位化处理结果计算得到第i-1时刻到第i时刻汽车坐标系下垂直向上方向轴的旋转角度所述和共同构成第i-1时刻到第i时刻的第二轴旋转角度；

对第一轴旋转角度和第二轴旋转角度进行融合处理得到轴旋转角度修正值和三轴角速度校准值具体包括：

采用卡尔曼滤波器对第i时刻的所述第一轴旋转角度和第二轴旋转角度进行融合处理得到轴旋转角度修正值，所述轴旋转角度修正值包括前进方向轴的旋转角度修正值左侧方向轴的旋转角度修正值和垂直向上方向轴的旋转角度修正值

依据公式公式和公式计算得到第i时刻的三轴角速度校准值；

其中，为第i时刻的横滚角速度的校准值，为第i时刻的俯仰角速度的校准值，为第i时刻的偏航角速度的校准值；

依据所述三轴角速度得到第一轴旋转角度具体包括：

对三轴角速度进行采样，所述三轴角速度包括横滚角速度、俯仰角速度和偏航角速度；

依据公式α_i-1/2＝(ω_α,i-1+ω_α,i)Δt/2、公式β_i-1/2＝(ω_β,i-1+ω_β,i)Δt/2和公式γ_i-1/2＝(ω_γ,i-1+ω_γ,i)Δt/2得到第i-1时刻到第i时刻汽车坐标系下的前进方向轴的旋转角度α_i-1/2、左侧方向轴的旋转角度β_i-1/2和垂直向上方向轴的旋转角度γ_i-1/2；

其中，ω_α,i-1和ω_α,i分别为第i-1时刻和第i时刻的横滚角速度，ω_β,i-1和ω_β,i分别为第i-1时刻和第i时刻的俯仰角速度，ω_γ,i-1和ω_γ,i第i-1时刻和第i时刻的航偏角速度，Δt为采样时间间隔；

依据所述输出轴转速对线速度进行校准得到线速度校准值具体包括：

计算任意两个时刻之间的输出轴转速差Δw和线速度差Δv；

使用公式Δv＝kΔw进行计算得到系数k；

使用公式v＝kw计算得到线速度校准值，其中v为线速度校准值，w为输出轴转速。