imu定位的管理方法、装置和车载地图系统
技术领域
1.本技术实施例涉及车载导航领域，尤指一种imu定位的管理方法、装置和车载地图系统。
背景技术：2.车载组合导航装置集成全球导航卫星系统(global navigation satellite system，gnss)和惯性测量单元(/inertial measurement unit,imu)。随着城市环境的日趋复杂，当车辆位于林荫道、隧道或立交桥下等区域时，gnss常常因卫星信号被遮挡而导致无法定位，低成本的imu递推误差会随时间积累，不能长时间单独工作，必须不断加以校准。
3.为了解决gnss/imu车载导航系统在卫星外观测失锁情况下的定位精度维持和定位性能提升，需要在卫星信号可用时，对imu相关误差状态进行训练；当卫星信号失锁时，利用速度约束辅助更新模型(auxiliary velocity updates,avus)抑制imu航位推算的发散。零速校正(zero velocity update,zupt)和非完整性约束(non-holonomic constraint，nhc)是常用的两种avus。其中zupt技术是利用停车情境下载体速度值为零作为约束条件对惯导更新速度进行校正；而nhc技术则是利用车辆紧贴路面直行情境下速度在横向和垂向的速度分量为零作为约束条件对惯导更新速度进行校正。除此之外，利用里程计计算速度(odometer derived velocity，odv)作为前向轴的速度约束从而实现三轴完整约束是进一步提升卫星失锁情况下定位性能的有效方案。里程计的引入从约束完整性上对整个组合导航系统进行了提升，并且作为车载系统，里程计观测量获取方便，使用便捷，无论是脉冲方式还是串口输入，均可以在gnss拒止环境下提供维持时间更长、精度更高的定位效果。
4.对于zupt、nhc以及odv的使用虽然可以一定程度抑制车辆载体的速度发散，但是当车辆载体长时间处于gnss拒止环境，例如长隧道等，车辆载体机动和里程计航位推算的原理决定了对于行驶航向没有观测性，随着低成本imu指示航向的发散不可避免出现定位轨迹在载体横向上产生较大偏差，定位精度明显下降。
技术实现要素：5.为了解决上述任一技术问题，本技术实施例提供了一种imu定位的管理方法、装置和车载地图系统。
6.为了达到本技术实施例目的，本技术实施例提供了一种imu定位的管理方法，包括：
7.发送车载组合导航系统的定位轨迹信息；
8.获取车载地图系统根据所述定位轨迹信息所确定的校正信息；
9.利用所述校正信息对imu的定位参数的取值进行校正；
10.采用校正后的定位参数，执行imu定位操作。
11.一种车载组合导航装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上文所述的方法。
12.一种imu定位的管理方法，包括：
13.获取车载组合导航系统的定位轨迹信息；
14.确定所述定位轨迹信息在车载地图系统中投影得到的投影轨迹信息；
15.获取所述定位轨迹信息与所述投影轨迹信息之间的偏差；
16.根据所述偏差生成imu定位轨迹的校正信息；
17.发送所述校正信息。
18.一种车载地图系统，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上文所述的方法。
19.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
20.车载组合导航系统通过获取车载地图系统根据定位轨迹信息确定的校正信息，实现对imu的定位参数的校正，提高imu定位的精度
21.本技术实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术实施例而了解。本技术实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
22.附图用来提供对本技术实施例技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例的实施例一起用于解释本技术实施例的技术方案，并不构成对本技术实施例技术方案的限制。
23.图1为本技术实施例提供一种imu定位的管理方法的流程图；
24.图2为本技术实施例提供的另一种imu定位的管理方法的流程图；
25.图3为本技术实施例提供的定位轨迹信息在地图上的投影示意图；
26.图4为本技术实施例提供的车载地图系统的定位校正方法示意图；
27.图5为本技术实施例提供的车载组合导航系统的定位校正方法的流程图。
具体实施方式
28.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本技术实施例的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
29.在实现本技术过程中，对相关技术进行了技术分析，发现相关技术至少存在如下问题，包括：
30.图1为本技术实施例提供的一种imu定位的管理方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：
31.步骤101、发送车载组合导航系统的定位轨迹信息；
32.步骤102、获取车载地图系统根据所述定位轨迹信息所确定的校正信息；
33.步骤103、利用所述校正信息对imu的定位参数的取值进行校正；
34.步骤104、采用校正后的定位参数，执行imu定位操作。
35.上述方法流程应用于车载组合导航系统。
36.优选的，定位轨迹信息可以为一个历元内部分定位轨迹信息。
37.在第i个历元，将第i个历元中产生的定位轨迹发送出去，以便在第i+1个历元未开始前或开始一段时长后，收到对应的定位管理信息，并及时校正，有效减小第i+1个历元中定位轨迹的偏差，从而提高定位的精度，其中i为正整数。
38.本技术实施例提供的方法，通过获取车载地图系统根据定位轨迹信息确定的校正信息，实现对imu的定位参数的校正，提高imu定位的精度。
39.下面对本技术实施例提供的方法进行说明：
40.在一个示例性实施例中，在检测到gnss处于拒止状态后，发送车载组合导航系统的定位轨迹信息。
41.在gnss信号良好时，车载地图系统中的垂直投影不能完全反应车辆载体的运动行为。而在gnss信号较差时，imu累积偏差逐渐增大，此时地图反馈信息可以有效校正逐渐发散的imu传感器偏差，因此，在检测到gnss处于拒止状态后，通过发送定位轨迹信息实现与车载地图系统进行交互，借助车载地图系统提供的定位管理信息，可以有效对车辆航向进行约束，进而避免imu航向偏差累积导致的定位轨迹发散问题。
42.在一个示例性实施例中，所述方法还包括：
43.获取所述校准信息的生成时间；
44.获取当前历元信息与生成时间之间的时间差；
45.如果所时间差小于预设的时间阈值，再利用所述校正信息对imu定位操作所使用的参数进行校正。
46.对于车载组合导航系统而言，车载地图系统提供的定位管理信息所使用的定位轨迹信息是历史数据，并非当前历元的定位轨迹信息。延迟的观测偏差信息应用到组合导航系统中影响当前历元的定位。
47.基于上述分析可知，通过获取校正信息的生成时间，计算当前历元信息与生成时间之间的时间差，来判断该时间差是否在车载组合导航系统所能接收的时延范围内，避免因校正信息的延时时间过长影响整个系统更新的时序以及定位输出。
48.在一个示例性实施例中，所述方法还包括：
49.获取所述车载地图系统所确定的车辆行驶的道路类型；
50.判断所述道路类型是否符合预设的道路判断条件；
51.如果所述道路类型符合所述道路判断条件，再利用所述校正信息对imu定位操作所使用的参数进行校正。
52.借助车载地图系统能够准确确定道路类型的优势，通过获取车载地图系统所确定的道路类型，来判断是否会造成gnss拒止，以确定是否使用车载地图提供的校正信息，以限制该校正方式仅在特定的道路类型上使用，例如，仅在长隧道时使用。
53.在一个示例性实施例中，所述方法还包括：
54.获取所述车载地图系统正确地识别车辆所行驶的道路信息的概率值；
55.如果所述概率值大于预设的概率阈值，再利用所述校正信息对imu定位操作所使用的参数进行校正。
56.由于提供给车载地图系统的定位轨迹信息可能会有偏差，使得车站地图系统根据该定位轨迹信息所匹配的道路信息会有多条。在匹配多条道路时，车载地图系统基于正确匹配的道路所确定的校正信息是正确的，使用该正确的校正信息能够有效补偿当前历元的
定位操作中出现的偏差；反之，基于错误匹配的道路所确定的校正信息是错误的，使用错误的校准信息无法补偿当前历元的定位操作中出现的偏差，甚至会恶化当前历元的定位结果。
57.从车载地图系统获取道路正确识别的概率值，按照该概率值确定合适的校正信息，可以减少使用错误的校准信息的概率，提高成功校正的概率。
58.对于车载组合导航系统而言，车载地图系统反馈的校正信息具有前馈作用，自引入校正信息开始，未来每一个历元的定位以及对应的地图反馈信息都会受到起始点观测影响，因此上文中基于时间信息、道路类型、道路识别的准确概率值来约束校正信息的作用范围，消除不良信息引入对于后续定位影响。
59.在一个示例性实施例中，所述校正信息包括航向信息、东向偏差量和北向偏差量中至少一个信息。
60.当车辆载体长时间处于gnss拒止环境，车载组合导航系统无法观测到航向，因此，利用车载地图系统提供的航向对imu的航向信息进行校正；且，imu指示航向的发散会出现定位轨迹在载体横向上产生较大偏差，采用东向偏差量和北向偏差量可以对车辆航向进行约束，进而避免imu航向偏差累积导致的定位轨迹发散问题。
61.在一个示例性实施例中，所述校正信息还包括偏差量的权重信息；
62.利用所述校正信息对imu的定位参数的取值进行校正，包括：
63.获取车载组合导航系统中卫星的失锁时长和/或车辆的行驶信息；
64.根据所述失锁时长和/或行驶信息调整校正信息中偏差量的权重；
65.利用调整后的偏差量的权重对imu的定位参数的取值进行校正。
66.以卫星信号失锁时间为例进行说明，卫星信号失锁时间越长，则地图校正信息中偏差量的权重越大，反之则权重越小。
67.通过动态调整偏差量的权重，可以保证对偏差量的合理使用，保证修正操作的合理性和准确性。
68.图2为本技术实施例提供的另一种imu定位的管理方法的流程图。如图2所示，所述方法包括：
69.步骤201、获取车载组合导航系统的定位轨迹信息；
70.步骤202、确定所述定位轨迹信息在车载地图系统中投影得到的投影轨迹信息；
71.步骤203、获取所述定位轨迹信息与所述投影轨迹信息之间的偏差；
72.步骤204、根据所述偏差生成imu定位轨迹的校正信息；
73.步骤205、发送所述校正信息。
74.上述方法流程应用于车载地图系统，可以在车辆上设置地图app实现车载地图系统。
75.本技术实施例提供的方法，通过为imu提供校正信息，实现对imu的定位参数的校正，提高imu定位的精度。
76.在一个示例性实施例中，所述确定所述定位轨迹信息在车载地图系统中投影得到的投影轨迹信息，包括：
77.根据所述定位轨迹信息从所述地图数据中识别车辆行驶的道路信息；
78.将所述定位轨迹信息投影到所述道路信息，得到新的定位轨迹信息。
79.图3为本技术实施例提供的定位轨迹信息在地图上的投影示意图。如图3所示，车载组合导航系统的定位轨迹为a1～a3；
80.车载地图系统将定位轨迹a1～a3通过垂直投影到道路中心的轨迹b1～b3。
81.车载地图系统通过计算二者之间的偏差a
ibi
，其中,i＝1,2,3。
82.下面对本技术实施例提供的方法进行说明：
83.图4为本技术实施例提供的车载地图系统的定位校正方法示意图。如图4所示，当车载组合导航系统完成定位之后，将相关的导航状态传输至地图端，地图通过匹配投影确定相关组合导航定位位置与实际道路之前的偏移量，然后结合相关的道路信息形成地图反馈数据并传输至组合导航系统，在下一个定位历元，组合导航会根据地图反馈数据对imu相关误差状态进行更新估计，从而获得精度更高的导航定位状态。地图反馈数据的可以包括：
84.(1)t
map
‑‑
匹配信息时间基准；
85.(2)type
‑‑
匹配道路类型；
86.(3)p
‑‑
匹配道路概率；
87.(4)yaw
‑‑
匹配道路航向；
88.(5)de,dn
‑‑
匹配道路投影点与实际定位结果的东向和北向偏差量。
89.图5为本技术实施例提供的车载组合导航系统的定位校正方法的流程图。如图5所示，在基于上述反馈数据，车载组合导航系统的处理流程如下：
90.步骤a01、首先通过匹配时间t确定当前收到的地图反馈数据时是否基于上一个历元的定位，从而判断延时时间δt是否满足设定门限δt
th
；
91.δt＝t-t
map
＜δt
th
；
92.如果满足该预设门限δt
th
，则执行步骤a01；否则，流程结束。
93.步骤a02、根据道路类型type，判断是否能使用该校正信息；
94.该道路类型的判断用于限制校正信息作用范围仅在长隧道时使用；
95.因为卫星信号良好时，垂直投影不能完全反应车辆载体的运动行为，而长隧道中，imu累积偏差逐渐增大，此时地图反馈的校正信息可以有效校正逐渐发散的imu传感器偏差。
96.如果能使用该校正信息，则执行步骤a02；否则，流程结束。
97.步骤a03、根据匹配概率p的大小，选择本次使用的校正信息；
98.可以选择概率值最大的校准信息，或者，仅有当匹配概率大于预设的数值后才选择校正信息，例如，该数值为90％；
99.如果选出校正信息，则执行步骤a04；否则，流程结束。
100.步骤a04、根据组合导航系统卫星失锁时间以及行驶机动情况，动态调整地图匹配指示的偏移量权重，以yaw和de,dn作为约束观测量，对imu相关的误差状态进行估计。
101.为了解决低成本gnss/imu车载组合导航系统在长时间卫星失锁环境下定位轨迹横向偏差逐渐发散的问题，本发明考虑到车辆可以方便提供地图数据，结合地图厂商会根据组合导航的定位结果进行地图匹配，匹配后的定位结果与组合导航定位结果之间的差异可以有效对车辆航向进行约束，进而避免imu航向偏差累积导致的定位轨迹发散问题。
102.综上所述，本技术实施例提供的方法，相较于现有车载组合导航系统，通过地图反馈数据的引入，建立约束观测，可以在卫星拒止环境下，有效提升车载组合导航系统定位的
横向偏差，提升定位精度。
103.本技术实施例提供一种车载组合导航装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行图1中所述的方法。
104.本技术实施例提供一种车载地图系统，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行图2中所述的方法。
105.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。