[发明专利]一种基于民用级惯性测量单元的车辆变道检测方法

权利要求书

1.一种基于民用级惯性测量单元的车辆变道检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、使用设置在车辆内部的IMU的信息建立车辆运动学模型；

S2、使用UKF算法结合所述车辆运动学模型进行车辆定位信息的计算，然后判断卫星信息量测是否有效，以及GPS量测是否处于先验状态的3σ误差范围内，如果全是，使用GPS量测数据进行车辆定位信息的校正得到校正后车辆定位信息；如果一项为否，使用车辆定位信息的前验值进行车辆定位信息的校正得到所述校正后车辆定位信息；

S21、根据设置在车辆内部的IMU的性能参数设置初始协方差矩阵P₀；

S22、使用UKF算法结合所述车辆运动学模型对卡尔曼滤波器建模进行车辆定位信息的计算，通过最优状态估计来选择sigma点，并沿着时间用状态方程传播sigma点，从传播的sigma点的平均值获得先验状态估计，获得先验协方差估计，其中x_k为上一时刻k时卡尔曼滤波的输出值，为第i种状态参数的上一时刻k的估计值，i=1,…,n，或i=1,…,2n，n为状态空间X中的状态参数编号，状态参数使用所述车辆运动学模型解算；

系统的状态方程为：

其中，为k+1时刻的真实值，为上一时刻k时卡尔曼滤波的输出值，u_k为上一次状态模型的输入, 为状态函数，为预测过程的噪声，服从高斯分布，对应中每个分量的噪声，的期望为0，协方差为过程激励噪声；

系统的观测方程为：

为观测的噪声、服从高斯分布，为测量噪声，为转换函数 ，为观测值；

对于系统进行最优状态估计来选择sigma点：

其中，是k-1时刻的后验估计协方差，为第i种状态参数的观测值；

沿着时间有状态方程传播sigma点为：

先验状态估计为：

先验协方差估计为：

S23、判断卫星信息量测是否有效，以及GPS量测是否处于先验状态的3σ误差范围内，如果全是，进入步骤S24；如果卫星信息量测无效或者GPS量测超先验状态的3σ误差范围，进入步骤S25；

S24、使用GPS量测数据进行车辆定位信息的校正得到所述校正后车辆定位信息，进入步骤S3；

S25、使用所述车辆定位信息的前验值进行车辆定位信息的校正得到所述校正后车辆定位信息，进入步骤S3；

S3、根据所述校正后车辆定位信息进行车辆变道的判断并输出判断结果，判断变道的标准为：车辆行进姿态前后稳定并且沿车体侧向产生超过2米以上的位置变化，同时变化过程中车辆航向发生改变；

S4、返回步骤S2，直至车辆停止行驶，车辆变道检测完成。

2.根据权利要求1所述的一种基于民用级惯性测量单元的车辆变道检测方法，其特征在于：步骤S1中，车辆内部的IMU为放置在车辆内部手机中的IMU或者车载IMU，所述IMU包括陀螺仪和加速度计。

3.根据权利要求1所述的一种基于民用级惯性测量单元的车辆变道检测方法，其特征在于：步骤S1包括以下步骤：

S11、对设置在车辆内部的IMU的信息进行校准，将垂向减去地球的重力加速度，再沿着地轴方向减去地球自转角速度，然后整合传感器信息建立状态空间X；

S12、获得导航坐标系N与机体坐标系b的转换参数；

S13、根据机体线速度和所述转换参数得到位置更新方程；

S14、根据机体系角速度和姿态信息得到姿态更新方程，所述机体系角速度通过设置在车辆内部的陀螺仪测量获得；

S15、根据所述机体系角速度和机体系比力得到加速度更新方程，所述机体系比力通过设置在车辆内部的加速度计测量获得。