技术特征：
1.一种骑行码表初始姿态自动校准方法，其特征在于，包括：获取gps测量的经纬度数值以及imu测量的加速度和角增量数值；将经纬度数值和加速度、角增量数值分别与预设gps和imu状态参数相比较，不断解算满足gps状态为可用或imu状态为静置时的航偏角速度矢量横滚角θ和俯仰角γ；当gps状态为可用且imu状态为静置时，将解算得到的航偏角速度矢量横滚角θ
i
和俯仰角γ
i
作为码表初始姿态输出，完成自动对准。2.根据权利要求1所述的一种骑行码表初始姿态自动校准方法，其特征在于，航偏角的计算方法包括：当gps状态为可用时，获取经纬坐标并将其转为空间大地坐标，在空间大地坐标内不断滑动窗口，选取满足精度要求的位置序列反算航偏角。3.根据权利要求2所述的一种骑行码表初始姿态自动校准方法，其特征在于，在空间大地坐标内不断滑动窗口，选取满足精度要求的位置序列反算航偏角的方法包括：基于转换的空间大地坐标，获取预设窗口范围内连续历元的平面坐标时间序列，基于平面坐标时间序列内相邻两坐标进行航向反算得到方向序列和对应的均方误差，若均方误差小于预设精度阈值，则基于方向序列进行航偏角反算；若均方误差大于预设精度阈值，则预设窗口前进一个步长单位，重新获取新的平面坐标时间序列进行反算。4.根据权利要求2所述的一种骑行码表初始姿态自动校准方法，其特征在于，选取满足精度要求的位置序列反算航偏角的方法包括：获取位置序列z
i
＝{(x,y,z)
k
|k＝i,i+1,...,i+n}，其中，i为位置序列对应的起始时间历元，(x,y,z)对应的坐标系是东北天地理坐标系；将位置序列坐标投影到平面上得到平面坐标集合pos
i
＝{(x,y)
k
|k＝i,i+1,...,i+n}；将平面坐标集合整理得到方程组：基于最小二乘法解算得到[bias k]＝y
t
·
x
·
(x
t
·
x)
‑1，其中，k为东北天地理坐标系下窗口内骑行路径的方向斜率；基于反正切函数求解航偏角5.根据权利要求4所述的一种骑行码表初始姿态自动校准方法，其特征在于，基于获取的平面坐标集合计算速度标量其中，n为窗口长度，(x y)1为窗口内第一个平面坐标，(x y)
n
为窗口内最后一个平面坐标。6.根据权利要求5所述的一种骑行码表初始姿态自动校准方法，其特征在于，横滚角和
俯仰角的计算方法包括：当imu状态为静置时，加速度计测量的是重力在载体坐标系下的投影，即重力和加速度计的比力关系为：其中，f
ibb
为比力输出值，f
ibb
＝[f
ibxb
,f
ibyb
,f
ibzb
]表示加速度计x、y、z三轴的输出，为重力加速度，进而推导出横滚角θ和俯仰角γ的解算公式为：7.根据权利要求6所述的一种骑行码表初始姿态自动校准方法，其特征在于，实时获取imu测量的加速度和角增量数值，利用四阶龙格库塔法动态更新姿态角的解算公式，具体方法如下：设置初始四元数，其中，为初始航偏角，θ0为初始横滚角，γ0为初始俯仰角，q为四元数向量；进而得到四阶龙格库塔更新四元数通过数据采样对上式相关元素进行解算：其中，h为数据采样间隔，q
(t)
、q
(t+h)
分别为t、t+h时刻的四元数，分别表示陀螺仪
的x、y、z三轴采集到的的实时角增量；对更新后的四元数进行归一化得到解算出姿态角8.根据权利要求7所述的一种骑行码表初始姿态自动校准方法，其特征在于，基于获取的速度标量和姿态角解算三轴速度矢量具体方法包括：基于姿态角求解姿态阵基于姿态阵和速度标量求解速度矢量9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法。10.一种骑行码表设备，其特征在于，包括：传感器、gps、处理器及存储器，所述传感器与处理器通过通讯协议信号连接，所述gps与处理器通过串口信号连接，所述存储器与处理器通过spi信号连接；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如权利要求1至8中任一项所述的方法。
技术总结
本发明属于人力骑行码表便携设备技术领域，具体公开一种骑行码表设备及骑行码表初始姿态自动校准方法，包括获取GPS测量的经纬度数值以及IMU测量的加速度和角增量数值；将其分别与预设GPS和IMU状态参数相比较，不断解算满足GPS状态为可用或IMU状态为静置时的航偏角、速度矢量、横滚角和俯仰角；当GPS状态为可用且IMU状态为静置时，将解算得到的航偏角、速度矢量、横滚角和俯仰角作为码表初始姿态输出，完成自动对准。通过在惯导静置状态解算得到初始俯仰角和横滚角，再利用GPS反算得到航向和速度，在解算完成俯仰角和横滚角的时间到GPS反算航向的时间内，俯仰角和横滚角通过实时采集的IMU数据进行更新，从而确保初始状态解算数值的准确性。解算数值的准确性。解算数值的准确性。
技术研发人员：冯茗杨 于鉴
受保护的技术使用者：青岛迈金智能科技有限公司
技术研发日：2021.07.15
技术公布日：2021/10/23