[发明专利]基于卫星定位系统的车辆姿态计算方法

说明书

本发明公开了一种基于卫星定位系统的车辆姿态计算方法，包括以下步骤：在车辆出厂时进行标定，获得三个卫星定位模块在整车姿态坐标系中的固定坐标，并与卫星定位系统中的坐标进行对比，建立整车姿态坐标系和地心坐标系之间的初始转换关系，作为车辆的初始姿态；其中，三个卫星定位模块布设在车辆不同位置上；车辆使用过程中，获取三个卫星定位模块在不同时刻的卫星定位系统坐标，并与整车姿态坐标系中的固定坐标进行对比，得到整车姿态坐标系和地心坐标系的实时转换关系，其与初始转换关系的差值，即为车辆实时姿态相比初始姿态的变化。

技术领域

本发明涉及位姿计算领域，尤其涉及一种基于卫星定位系统的车辆姿态计算方法。

背景技术

车辆姿态主要指车辆俯仰角、侧倾角、转向角速度。车辆姿态监控是整车中一个必不可少的组成部分。车辆姿态测量计算的准确性对驾驶安全、底盘操控、自动驾驶控制等各方面性能都有重要影响。一般情况下，车辆是通过三轴向加速度传感器、三轴向陀螺仪、磁传感器等传感器测量车辆在绕X、Y、Z三个轴向的线加速度和角加速度，再进行积分计算得出速度，然后进行多次计算得到车辆的俯仰角、侧倾角、转向角等信息，其过程较为复杂，存在累积的计算误差。三轴向加速度传感器对温度、振动等要求较高，因此对布置位置的约束较大。虽然近年来也通过引入卫星定位系统进行修正，但是仍需要借助加速度传感器、陀螺仪等进行修正。同时，随着自动驾驶对车辆功能安全要求的提高，车辆上需要有一套能提供车辆姿态信息的独立系统作为安全备份。

现有技术中一般通过三轴向加速度传感器获得给定方向上的加速度和矢量，通过三轴向陀螺仪获得各个方向上的旋转角速度，通过速度和加速度积分获得车辆俯仰角、侧倾角、航向角；三轴向传感器通常集成在车辆的电子稳定控制系统中。

但是三轴向陀螺仪对温度比较敏感，存在零点偏移的现象，即使进行校正也可能存在偏差，因此布置上需要尽量远离热源；三轴向加速度传感器对振动也比较敏感，因此要求布置位置尽量远离振动源，同时传感器与车身之间要做减震处理，会导致成本增加；此外三轴向传感器、陀螺仪等通常与电子稳定控制系统集成在一起后，为了满足电子稳定控制系统和制动管路的连接，只能布置在机舱内，存在碰撞后受损的风险。

此外现有技术中也有通过至少两个布置在车上不同位置的定位模块，构建一个位置矢量，车辆行驶过程中，该矢量会发生变化，将其与存储的初始位置矢量进行比对，即可获得车辆当前的姿态。但是该解决方案无法计算车辆转向角速度；因此为了保证计算准确性，需要至少3个定位模块，会产生3组位置向量，计算时需要先比对3组位置向量的变化，且需要通过2次加速度的坐标系间转换，然后进行差值处理，才能得到车辆姿态变化值，计算过程复杂，计算量大，对计算模块的运算能力、线束的数据传输能力要求较高。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种新的车辆姿态计算方法，能够不受温度、湿度的影响，计算方法简单可靠的基于卫星定位系统的车辆姿态计算方法。

本发明所采用的技术方案是：

提供一种基于卫星定位系统的车辆姿态计算方法，包括以下步骤：

在车辆出厂时进行标定，获得三个卫星定位模块在整车姿态坐标系中的固定坐标，并与卫星定位系统中的坐标进行对比，建立整车姿态坐标系和地心坐标系之间的初始转换关系，作为车辆的初始姿态；其中，三个卫星定位模块布设在车辆不同位置上；

车辆使用过程中，获取三个卫星定位模块在不同时刻的卫星定位系统坐标，并与整车姿态坐标系中的固定坐标进行对比，得到整车姿态坐标系和地心坐标系的实时转换关系，其与初始转换关系的差值，即为车辆实时姿态相比初始姿态的变化。

接上述技术方案，在车辆上布设多个分析单元，并赋以不同的权重，每个分析单元包括至少三个卫星定位模块和一个计算分析模块。

接上述技术方案，若其中一个分析单元中的某个卫星定位模块损坏，则屏蔽该分析单元。