[发明专利]基于陀螺仪的弯道行驶过程中GPS抓包时间间隔确定方法

权利要求书

1.基于陀螺仪的弯道行驶过程中GPS抓包时间间隔确定方法，其特征在于：所述GPS抓包时间间隔确定方法包括如下步骤：

步骤S101，通过获取陀螺仪参数和变化矩阵计算得出弯道行驶中车辆初始位置总角速度；

步骤S102，通过重启陀螺仪设备对获取的陀螺仪参数数据进行误差消除，重新得到初始位置的水平方向角速度；

步骤S103，通过空间几何坐标系的运算对弯道行驶中车辆初始位置转弯角速度进行水平修正；

步骤S104，通过实车实验和正态分布计算得出车辆转弯时急转弯角速度的临界值，并对角速度数据进行统计比较；

步骤S105，通过对GPS抓包时间间隔和急转弯数据之间的误差度分析得出在不同的角速度情况下GPS最小误差的抓包时间间隔。

2.根据权利要求1所述的GPS抓包时间间隔确定方法，其特征在于：在步骤S101中，车辆初始位置角速度的获取步骤如下：

通过陀螺仪获取到车辆在XYZ三轴的瞬时角速度矢量，分别记为ωx1、ωy1、ωz1，则水平方向总角速度ω1以公式ω1＝ωx1+ωy1+ωz1计算获得，其中：

ωx1为当前位置S1车辆在X轴的瞬时角速度矢量，

ωy1为当前位置S1车辆在Y轴的瞬时角速度矢量，

ωz1为当前位置S1车辆在Z轴的瞬时角速度矢量，

ω1为当前位置S1总角速度矢量；

通过获得车辆初始位置S0到当前位置S1，车辆在自身坐标系下总角速度矢量通过坐标变换转换到初始位置时候的总角速度矢量，以公式ω0*R＝ω1计算获得，其中：

ω0为初始位置S0总角速度矢量，

ω1为当前位置S1总角速度矢量，

R为S0位置到S1位置的矢量转换坐标系的变换矩阵。

3.根据权利要求2所述的GPS抓包时间间隔确定方法，其特征在于：步骤S102中误差消除的方法包括：

初始位置S0总角速度矢量通过矢量转换坐标系的变换矩阵R转换公式获得初始位置水平方向总角速度矢量ω’，所述转换公式为：ω’*R＝ω0，ω’＝ω0*R^T，R为矢量转换坐标系的变换矩阵。

4.根据权利要求3所述的GPS抓包时间间隔确定方法，其特征在于：所述矢量转换坐标系的变换矩阵R的转换过程包括：

车辆在任意初始位置时，车辆自身坐标系(B系)与世界坐标系(W系)XYZ三轴之间有欧拉角夹角(ψ，θ，φ)，根据航空次序欧拉角Z-Y-X的旋转顺序，得到世界坐标系(W系)：其中，r^B为车辆自身坐标系(B系)下的矢量r^W为世界坐标系(W系)下的矢量：

为欧拉角形式的方向余弦矩阵：

通过转换公式其中获得车辆自身坐标系(B系)矢量在世界坐标系(W系)里与之相对应的矢量。

5.根据权利要求2所述的GPS抓包时间间隔确定方法，其特征在于：在所述步骤S103中，通过空间几何坐标系的运算对弯道行驶中车辆初始位置转弯角速度进行水平修正的步骤包括：

将ω’在Z轴上边投影获得车辆在初始位置水平修正后绕Z轴旋转的角速度矢量ω’z，所述角速度矢量ω’z即是车辆此时的转弯水平角速度ω，其中，ω’为初始位置水平方向总角速度矢量。

6.根据权利要求5所述的GPS抓包时间间隔确定方法，其特征在于：在步骤S104中，车辆转弯时急转弯角速度的临界值为0.4，若车辆行驶中连续3组转弯水平角速度值大于0.4，且车辆速度同时大于30km/h，则判断为车辆正在进行急转弯。

7.根据权利要求5所述的GPS抓包时间间隔确定方法，其特征在于：在步骤S105中，误差度、角速度、GPS抓包时间间隔的分析通过如下表格进行：

其中，ω为车辆转弯水平角速度。