专利名称：车载组合导航中里程计脉冲当量确定方法
技术领域：
本发明涉及^^^支术领域,尤指一种车载组合^^元中里程计脉冲当量确定方法。
背景技术：
为了采集i^J里位置数据，或者给车辆进行实时导航，我们通常在车辆上装载GPS 定位设备，采用动态定位方法，来实时获取车辆的地理位置。但是，在城市交通环 境中，由于高楼、高架桥、隧道等障碍物的阻隔，经常出观^妄收不到正常定位所需 的GPS卫星信号，由此导致GPS接收机不能定位或定位误差太大。针对这种状况， 通常将GPS接收机同陀螺仪、里程计等传感器进行集成，通iii且合^的模式^ii 行定位，这种，系统即为GPS/DR组合^L系统。所iii且合^M元系统是指将两种 或两种以上的，系统以适当方式组合为一种"f^元系统，以&'提高系乡厕青度和改 善系统可靠性等目的。在GPS接收状况良好时(GPS接收机能正常定位)，直4勤吏 用GPS接收机的位置输出，当GPS不能正常定位时，采用航位推算(DR, Dead-Reckoning)的方法，来持续提供车辆的位置信息，/人而实现不间断的准确定 位。所述DR是一种常用的^^^f立技术，其^^原理是利用方向传感器和ii^传 感器来推算车辆的瞬时位置，可以实现连续自主式定位.
在GPS/DR组合^^t系统中，[时刻，GPS输出车辆当前的《树位置坐标， 陀螺仪输出车辆,AJi—时刻到当前时刻车辆所转动的角度，而里程计则输出车辆从 上一时刻到当前时刻的脉冲计数。脉沖计数与脉冲当量的乘积即为车辆/AJi—时刻 到当前时刻移动的距离。所i^y永冲当量(odometerscale)指^脉沖时间车轮^it 的距离。根据GPS输出的纟fe^位置坐标，可计算出车辆的起始位置和行ii^向。由 陀螺仪输出的角>1值，可得到车辆每一时刻的方向。
车辆上的里程计，都有标定的脉冲当量值。在实际情况中，由于车辆4^胎的饱 和度、气温等因素的变化，月^中当量也会随之变化。因此，在进行^/f立推算时，需 要实时计算脉冲当量值。
通常采用的确定脉冲当量的方法是先设定两个变量DistSum、 PulseSum,.分 别用于记射巨离累计值和脉冲计数累计值。为了确定脉冲当量的值，首先判断GPS定位点是否有效(即GPS输出数据有效性为True,定^f莫式为3D，卫星数>=5, HDOP<4),如果两相邻的GPS定位点均有效，则计算这两个定位点之间的距离， 让后将距离值累加至DistSum,同时将第二点的脉冲计数值累加至PulseSum,当 DistSum的值iiJij一定长^，用DistSum除以PulseSum，即得到脉冲当量的值。 由上述可知，i贿技术车载组合摊中里程计脉冲当量确定方法存在下列缺陷
1、 由于GPS定位系统的固有误差，在接收状况良好的情况下，GPS定位点的误 差也可能大于5米，相邻两点的距离误差即可能ii5)Jl0m,由此导lt^巨离累计值的误 差也较大，从而导致脉冲当量的误差也比较大。
2、 在车辆行进的过程中，车辆的行驶路线可能是曲线，即斜目邻的两个GPS 定位点之间，车辆的实际行驶專Ai^曲线，但是在计算距离累计值时，采用的是这 两个有效GPS定位点之间的^a^巨离，两点之间的乡^殳比曲线^^豆，由此计算出的 脉冲当量也会比实际值要小。
发明内容
本发明^^决的问^^提[种准确性高的车载组合#中里程计脉冲当量确 定方法。
为了解决上述问题，本发明车载组合，中里程计脉冲当量确定方法的技术方 案包括
步骤1)判断车辆是否直线行马史，否则重复执行步骤1); 步骤2)选取有效的GPS定位点；
步骤3 )从有效的GPS定位点中依次选取第i-2、 i-l和i点，计算第i-2和第i-l 之间的距离D(i-l)以及第i-l和第i点之间的距离D(i),然后分别除以脉冲计数得到 临时脉冲当量值PO(i-l)和PO(i),再分别除以里程计标定的脉冲当量值得到商 alpha(i-l)和alpha(i);
步骤4)若alpha(i-l)和alpha(i)均大于0.95,且PO(i-l)除以PO(i)大于0.99且小 于1.01,将第i-2、 i-l和i点依次连成的两条^^殳的距离和对应的月&中计数分别加入 距离累计值和脉沖累计值；否则令i—+1, "i^f亍步骤3);
步骤5)若距离累计值大于lkm,距离累计值除以脉沖累计值即得到月^中当量 值；否则令—i+l,扭^亍步骤3)。
其中，所述步骤2 )还进一步包括步骤21)读取GPS定位点并判断其定位状态是否有效，若无效，重复纟W亍步 骤21);
步骤22)判断所述GPS定位点是否是3D定^^莫式，若不是，^f于步骤21); 步骤23)判断卫星数量是否大于等于阈值，若否，扭^于步骤21); 步骤24)判断水平坐标的精度强弱^A否小于阈值，若否，执行步骤21); 步骤25 )所述GPS定位点为有效，重复^^亍步骤21)直至选取出若干有效的 GPS定位点。
与现有技斜目比，本发明车载导航中里程计脉沖当量确定方法的有益岁丈果为 首先，由于先判断车辆是否直线行驶，从而避免了将车辆在曲线行驶时的GPS
定位点弓I t^:K冲当量的计算，因此使得脉冲当量的计算准确性高。
其次，由于将里程计的脉沖当量标定值引入到判定GPS点能否作为脉沖当量计 算，从而滤除了定位误差较大的GPS定位点。
再者，由于采用了将临时脉冲当量相似度作为GPS点的选择标准，从而保证了 选择的GPS定位点的精度，由jt谈高了脉沖当量值的精度。
图1是本发明车载导航中里程计脉冲当量确定方法的流程图； 图2是图1中的步骤2)的进一步细分的i^呈图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明航位推算中初始方向的确定方法包括 步骤1)判断车辆是否直线行驶，否则重复"^f于步骤1); 步骤2)选M效的GPS定位点；
步骤3 )从有效的GPS定位点中依次选取第i-2、 i-l和i点，计算第i-2和第i-l 之间的距离D(i-1)以;^ i-l和第i点之间的距离D(i)，然后分别除以脉冲计数得到 临时脉沖当量值PO(i-l)和PO(i),再分别除以里程计标定的脉冲当量值得到商 alpha(i-l)和alpha(i);
步骤4)若alpha(i-l)和alpha(i)均大于0.95,且PO(i-l)除以PO(i)大于0.99且小 于1.01,将第i-2、 i-l和i点依次连成的两条^l爻的距离和对应的脉冲计数分别加入 距离累计值和脉冲累计值；否则令i二i+l， 4W亍步骤3);步骤5)若距离累计值大于lkm，距离累计值除以脉冲累计值即得到脉沖当量 值；否则令i-i+l，扭J亍步骤3)。
由上述可知，本发明车载，中里程计脉冲当量确定方法，首先是判断车辆是 否直线行驶，判断车辆是否直线行驶的方iU艮多，例如可采用陀螺仪输出倡是否小 于l度来判断，若是则可判定车辆为直线行驶，否则为曲线4亍马史。然后选:W效的 GPS定位点，再从有效的GPS定位点中筛选出满足下列^f牛的定位点从有效的 GPS定位点中依次选取第i-2、 i-l和i点，计算第i-2和第i-l之间的距离D(i-l)以及 第i-l和第i点之间的距离D(i),然后分别除以脉冲计数得到临时脉冲当量值PO(i-l) 和PO(i),再分别除以里程计标定的脉沖当量值得到商alpha(i-l)和alpha(i); alpha(i-l)和alpha(i)均大于0.95，且PO(i-l)除以PO(i)大于0.99且小于1.01。将满足 上述^f牛的连续三个点依次连成的两条^l殳的距离和对应的脉冲计数分别加Ai巨离 累计值和脉沖累计值，直到距离累计值大于lkm，用该距离累计值除以脉沖累计值 即得到脉冲当量值。
如图2所示，步骤2)还进一步包括
步骤21)读取GPS定位点并判断其定位状态是否有效，若无效，重复执行步 骤21);
步骤22)判断所述GPS定位点是否是3D定4劲莫式，若不是，扭/f亍步骤21); 步骤23)判断卫星数量是否大于等于阈值，若否，执行步骤21); 步骤24)判断水平坐标的精度强弱;1A否小于阔值，若否，执行步骤21); 步骤25)所述GPS定位点为有效，重复4似亍步骤21)直至选取出若干有效的 GPS定位点。
由上述可知，作为有效的GPS定位点的条件^^位状态有效、3D定位模式、 卫星数量和HDOP (horizontal dilution of precision,水平，即二维坐标^l青度强弱度) 的值，所述HDOP的值指纬度和经度争〖吴差平方和的开根号值。只有这四个条件都 满足的GPS定位点才被视为有效的GPS定位点。
4情况下，卫星数量的阈值设为5， HDOP的阈值i殳为4。有效GPS定位点 的判断济d呈如下接4t^GPS数据后，先判断该条数据的有效性，如果无效，则该 GPS定位点无效，4妻着读取下一个GPS定位点并判断；若有效，则判断GPS定位 模式，如果不为3D模式，则接着读取下一个GPS定位点并判断；若符合条件，则 判断卫星数是否符合条件，如卫星数<5，则该GPS定位点无效，接4^取下一个GPS定位点并判断；若符*件，判断HDOP是否小于4，若不符合条件，GPS定 位点无效，接着读取下一个GPS定位点并判断，若符合条件，该GPS定位点被视 为有效GPS定位点。
下面，假设GPS/DR系乡脉第i时刻输出的数据依次为x(i), y(i), angle(i), pulse(i), valide(i)， mode(i)， star(i), hdop(i)
其中
x(i): GPS定位点正北向坐标(投影到高斯平面上的坐标)
y(i): GPS定位点正东向坐标(投影到高斯平面上的坐标)
angle(i):陀螺4义输出的角度
pulse(i):里程计输出的脉冲计数值
valide(i): GPS输出的数据有效性
mode(i): GPS定树莫式
stai^i):接jRiiJ的卫星数
hdop : GPS定位点的hdop值
脉冲当量的标定值为pl
采用本发明车载^^元中里程计脉冲当量确定方法来确定脉冲当量的过程如下 首先判断angle(i)的纟^H直是否小于l度，若是，即可认为车辆在该点是直线行 驶的。
设>=3，首先判断第i点是否有效，即valide(i)的有效性是否有效、mode(i)是 否为3D才莫式，star(i)是否〉二5,hdop(i)是否〈4,只有以上^f牛全部满足，该定位点才 有效，否则无效。如果该点无效，则等待GPS/DR系统输出第i+l点，然后重复以 上判断。
然后，从有效的GPS定位点中依次选取第i-2、 i-l和i点，计算第i-2和第i-l 之间的距离D(i-1)以^ i-l和第i点之间的距离D(i)，距离的计^^式可采用D(i) 二sqr((x(i)-x(i-l)"2+(y(i)"y(i-l):r2),然后分别除以脉冲计数得到临时脉沖当量值 PO(i-l)和PO(i)，临时脉冲当量的计算公式采用PO(i:KXi)/pulse(i)。再用这两个临时 脉冲当量值分别除以里程计标定的脉冲当量值得到商alpha(i-l)和alpha(i);
若alpha(i-l)和alpha(i)均大于0.95,且PO(i-l)除以PO(i)大于0.99且小于1.01,， 即可认为i-2,i-U三点满足计算脉沖当量的条件，将第i-2、 i-l和i点依次连成的两 条纟ia的距离D(i-l)和D(i)累加到距离累计值distSum,将i-l,i两点的乐P中计数值
7pulse(i-l)， pulse(i)累加到脉冲计数累计值pulseSum。
然后，将1的^>1,接着判断第i-2、 i-l和i点是否满足计算脉冲当量的^^牛,
直到距离累计值distSum大于lkm。
当distSum>lkm时，计算distSum/pulseSum，即可得到精确的脉冲当量值。 综上所述，本发明车载组合^^充中里程计脉冲当量确定方法具有下列优点 首先，由于选取不相邻的两个GPS点的方向作为初始方向，这两个不相邻的点
之间的距离可以远大于相邻两点之间的距离，从而可以削弱由于GPS定位点的定位
误差造成的初始方向i吴差，准确性高。
其次，由于作为计算初始方向的两个GPS定位点可以不^_相邻的两个GPS定
位点，消除了必须依靠相邻的两GPS定位点来确定初始方向的限制。
再者，在GPS观测状况不好的情况下可以采用本发明的技术方案来确定初始方
向，从而降低了 GPS定位点数据有效的判断标准。
权利要求
1、一种车载组合导航中里程计脉冲当量确定方法，其特征在于，包括步骤1)判断车辆是否直线行驶，否则重复执行步骤1)；步骤2)选取有效的GPS定位点；步骤3)从有效的GPS定位点中依次选取第i-2、i-1和i点，计算第i-2和第i-1之间的距离D(i-1)以及第i-1和第i点之间的距离D(i)，然后分别除以脉冲计数得到临时脉冲当量值PO(i-1)和PO(i)，再分别除以里程计标定的脉冲当量值得到商alpha(i-1)和alpha(i)；步骤4)若alpha(i-1)和alpha(i)均大于0.95，且PO(i-1)除以PO(i)大于0.99且小于1.01，将第i-2、i-1和i点依次连成的两条线段的距离和对应的脉冲计数分别加入距离累计值和脉冲累计值；否则令i＝i+1，执行步骤3)；步骤5)若距离累计值大于1km，距离累计值除以脉冲累计值即得到脉冲当量值；否则令i＝i+1，执行步骤3)。
2、 如权利要求l所述的车载组合，中里程计脉沖当量确定方法，其特4i^ 于，所述步骤2)还进一步包括步骤21)读取GPS定位点并判断其定位状态是否有效，若无效，重复执行步 骤21);步骤22)判断所述GPS定位点是否是3D定^^莫式，若不是，^ff步骤21); 步骤23)判断卫星数量是否大于等于阈值，若否，扭軒步骤21); 步骤24)判断水平坐标的精度强弱M否小于阈值，若否，4似于步骤21); 步骤25)所述GPS定位点为有效，重复^f亍步骤21)直至选取出若干有效的 GPS定位点。
全文摘要
本发明公开一种车载组合导航中里程计脉冲当量确定方法，包括步骤1)判断车辆是否直线行驶，否则重复执行步骤1)；步骤2)选取有效的GPS定位点；步骤3)从有效的GPS定位点中依次选取第i-2、i-1和i点，计算第i-2和第i-1之间的距离D(i-1)以及第i-1和第i点之间的距离D(i)，然后分别除以脉冲计数得到临时脉冲当量值PO(i-1)和PO(i)，再分别除以里程计标定的脉冲当量值得到商alpha(i-1)和alpha(i)；步骤4)若alpha(i-1)和alpha(i)均大于0.95，且PO(i-1)除以PO(i)大于0.99且小于1.01，将第i-2、i-1和i点依次连成的两条线段的距离和对应的脉冲计数分别加入距离累计值和脉冲累计值；否则令i＝i+1，执行步骤3)；步骤5)若距离累计值大于1km，距离累计值除以脉冲累计值即得到脉冲当量值；否则令i＝i+1，执行步骤3)。采用本发明车载导航中里程计脉冲当量确定方法的技术方案能够使计算得到的脉冲当量更准确。
文档编号G01C21/28GK101545781SQ20081008971
公开日2009年9月30日 申请日期2008年3月26日 优先权日2008年3月26日
发明者杨自华 申请人:高德软件有限公司