一种重卡多源融合定位系统的IMU噪声抑制方法及系统与流程

一种重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制方法及系统
技术领域
1.本发明涉及惯性导航技术领域，更具体地，涉及一种重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制方法及系统。


背景技术：

2.微机械惯性测量单元(mems-imu)以其成本低、体积小等特点在无人机、自动驾驶汽车、机器人等领域广泛应用。mems-imu的噪声来源有很多种，其中振动噪声会直接影响imu的使用精度。在无人机中通常采用减振器来抑制振动噪声，而汽车中因一般常规汽车振动较小，通常不进行处理，但对于特种车辆、重卡车等振动较大的载体，如果不对振动噪声加以抑制，则会直接影响imu的使用精度，最终影响组合定位精度。常规的减振器抑制振动噪声方法需要对橡胶减振器筛选、安装，且橡胶减振器会随着时间老化变形进而影响减振性能，若将此方法应用到重型卡车上，不仅增加了自动驾驶汽车量产成本，且难以满足汽车使用年限要求。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制方法及系统，解决了重卡imu测量噪声过大的问题，有效提升了多源融合定位精度和稳定性。
4.根据本发明的第一方面，提供了一种重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制方法，包括：
5.s1，采集重卡在静止启动状态下的原始imu数据，分析原始imu数据的频谱特性，并根据所述频谱特性设计对应的滤波器；
6.s2，采用所述滤波器对重卡运行状态的原始imu数据预处理，将预处理后的imu数据与其余定位数据进行融合，得到多源融合定位系统的定位信息。
7.在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。
8.可选的，步骤s2中，还包括：
9.采用预处理后的imu数据与gnss数据进行多源融合定位系统初始化。
10.可选的，步骤s1中，所述采集重卡在静止启动状态下的原始imu数据，包括：
11.重卡系统在静止状态下上电，采集预设时长的原始imu数据，数据采集过程中重卡始终保持静止状态。
12.可选的，步骤s1中，根据所述频谱特性设计对应的滤波器，包括：
13.对原始imu数据进行傅里叶变换，得到测量数据的幅频特性；
14.绘制测量数据的幅频特性图，提取载体振动频率；
15.以载体振动频率为基准确定滤波器参数，所述参数至少包括：通带截止频率、阻带截止频率、通带最大衰减、阻带最小衰减；
16.利用仿真软件设计满足所述参数要求的巴特沃斯低通滤波器。
17.可选的，步骤s2中，采用所述滤波器对重卡运行状态的原始imu数据预处理，包括：
18.采集重卡动态运行的动态原始imu数据，将动态原始imu数据输入所述滤波器，得到滤除振动噪声后的动态imu数据。
19.可选的，得到的多源融合定位系统的定位信息，至少包括：重卡的速度、位置和姿态信息。
20.根据本发明的第二方面，提供一种重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制系统，包括：
21.分析模块，用于采集重卡在静止启动状态下的原始imu数据，分析原始imu数据的频谱特性，并根据所述频谱特性设计对应的滤波器；
22.抑制模块，用于采用所述滤波器对重卡运行状态的原始imu数据预处理，将预处理后的imu数据与其余定位数据进行融合，得到多源融合定位系统的定位信息。
23.可选的，该系统还包括：
24.初始化模块，用于采用预处理后的imu数据与gnss数据进行多源融合定位系统初始化。
25.根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现上述重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制方法的步骤。
26.根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现上述重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制方法的步骤。
27.本发明提供的一种重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制方法、系统、电子设备及存储介质，无需安装减振器，可对重卡振动噪声进行有效抑制，节省了硬件成本，提高了定位性能。本发明通过采集重卡imu静态数据分析其频谱特性，并根据频谱特性设计低通滤波器，对重卡自身高频振动引起的imu噪声进行过滤，最终采用滤波处理后的imu数据与多源融合定位系统组合，提高系统在不同场景下的定位性能和稳定性。
附图说明
28.图1为本发明提供的一种重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制方法流程图；
29.图2为本发明提供的一种重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制系统组成示意图；
30.图3为本发明提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；
31.图4为本发明提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
33.图1为本发明提供的一种重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制方法流程图，如图1所示，方法包括：
34.s1，采集重卡在静止启动状态下的原始imu数据，分析原始imu数据的频谱特性，并根据所述频谱特性设计对应的滤波器；
35.s2，采用所述滤波器对重卡运行状态的原始imu数据预处理，将预处理后的imu数据与其余定位数据进行融合，得到多源融合定位系统的定位信息。
36.可以理解的是，基于背景技术中的缺陷，本发明实施例提出了一种重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制方法。该方法可对重卡的振动噪声进行有效抑制，节省了硬件成本。具体的，通过采集重卡imu静态数据分析其频谱特性，并根据频谱特性设计低通滤波器，对重卡自身高频振动引起的imu噪声进行过滤，最终采用滤波处理后的imu数据与多源融合定位系统组合，提高系统在不同场景下的定位性能和稳定性。
37.在一种可能的实施例方式中，步骤s2中，还包括：
38.采用预处理后的imu数据与gnss数据进行多源融合定位系统初始化。
39.可以理解的是，采用针对振动噪声设计的滤波器对采集的原始imu数据进行过滤后，得到的稳定的imu数据与gnss数据结合对重卡的多源融合定位系统进行初始化，后续可实现更准确的测量。
40.在一种可能的实施例方式中，步骤s1中，所述采集重卡在静止启动状态下的原始imu数据，包括：
41.重卡系统在静止状态下上电，采集预设时长(例如10分钟)的原始imu数据，数据采集过程中重卡始终保持静止状态。当然，数据采集时长可以灵活调节，为了获得更加准确的原始imu数据，以设计更加准确的低通滤波器，可采集更长时长的振动数据。为了减小启动干扰，还可在系统上电一段时间、运行稳定后再采集原始imu数据。
42.在一种可能的实施例方式中，步骤s1中，根据所述频谱特性设计对应的滤波器，包括：
43.对原始imu数据进行傅里叶变换，得到测量数据的幅频特性；
44.绘制测量数据的幅频特性图，提取载体振动频率；
45.以载体振动频率为基准确定滤波器参数，所述参数至少包括：通带截止频率、阻带截止频率、通带最大衰减、阻带最小衰减；
46.利用仿真软件设计满足所述参数要求的巴特沃斯低通滤波器。
47.可以理解的是，根据重卡在静态下的振动噪声设计对应的低通滤波器，能够针对性地滤除由于重卡本身振动带来的噪声，提高多源融合定位系统的定位精度。
48.在一种可能的实施例方式中，步骤s2中，采用所述滤波器对重卡运行状态的原始imu数据预处理，包括：
49.采集重卡动态运行的动态原始imu数据，将动态原始imu数据输入所述滤波器，得到滤除振动噪声后的动态imu数据。
50.可以理解的是，重卡实际运行时为动态运行，采用针对振动特性专门设计的滤波器对其动态测量的原始imu数据进行滤波，减少其自身振动带来的定位误差，使得多源融合定位系统输出的结果更加准确。
51.在一种可能的实施例方式中，得到的多源融合定位系统的定位信息，至少包括：重卡的速度、位置和姿态信息。
52.可以理解的是，在重卡的动态测量过程中，利用滤波预处理后imu数据与多源融合定位系统的其它传感器进行数据融合，可输出更加准确的速度、位置和姿态等信息。
53.图2为本发明实施例提供的一种重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制系统结构
图，如图2所示，一种重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制系统，包括分析模块和抑制模块，其中：
54.分析模块，用于采集重卡在静止启动状态下的原始imu数据，分析原始imu数据的频谱特性，并根据所述频谱特性设计对应的滤波器；
55.抑制模块，用于采用所述滤波器对重卡运行状态的原始imu数据预处理，将预处理后的imu数据与其余定位数据进行融合，得到多源融合定位系统的定位信息。
56.该系统还包括：
57.初始化模块，用于采用预处理后的imu数据与gnss数据进行多源融合定位系统初始化。
58.可以理解的是，本发明提供的一种重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制系统与前述各实施例提供的重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制方法相对应，重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制系统的相关技术特征可参考重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制方法的相关技术特征，在此不再赘述。
59.请参阅图3，图3为本发明实施例提供的电子设备的实施例示意图。如图3所示，本发明实施例提了一种电子设备300，包括存储器310、处理器320及存储在存储器310上并可在处理器320上运行的计算机程序311，处理器320执行计算机程序311时实现以下步骤：
60.s1，采集重卡在静止启动状态下的原始imu数据，分析原始imu数据的频谱特性，并根据所述频谱特性设计对应的滤波器；
61.s2，采用所述滤波器对重卡运行状态的原始imu数据预处理，将预处理后的imu数据与其余定位数据进行融合，得到多源融合定位系统的定位信息。
62.请参阅图4，图4为本发明提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。如图4所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质400，其上存储有计算机程序411，该计算机程序411被处理器执行时实现如下步骤：
63.s1，采集重卡在静止启动状态下的原始imu数据，分析原始imu数据的频谱特性，并根据所述频谱特性设计对应的滤波器；
64.s2，采用所述滤波器对重卡运行状态的原始imu数据预处理，将预处理后的imu数据与其余定位数据进行融合，得到多源融合定位系统的定位信息。
65.本发明实施例提供的一种重卡多源融合定位系统的imu噪声抑制方法、系统、电子设备及存储介质，无需安装减振器，可对振动噪声进行有效抑制，节省了硬件成本。本发明通过采集重卡imu静态数据分析其频谱特性，并根据频谱特性设计低通滤波器，对重卡自身高频振动引起的imu噪声进行过滤，最终采用滤波处理后的imu数据与多源融合定位系统组合，提高系统在不同场景下的定位性能和稳定性。
66.需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
67.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
68.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
69.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
70.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
71.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
72.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。