一种车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准方法及系统与流程

本发明涉及车轮运动测量，特别是指一种车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准方法及系统。

背景技术：

1、测距轮作为便携式测距工具，广泛应用于工程测量、道路测绘、体育场地标定、交通事故现场勘查等场景，核心目标是实现轮式装置滚动距离的高精度测量。随着微机电系统技术的发展，将三轴加速度计直接安装于车轮、通过感知重力分量随车轮旋转的周期性变化解算转角与里程的方案逐渐兴起，该方案无需与轮轴建立机械连接，具备安装灵活、体积小、功耗低、抗振抗污染能力强的优势，适配现场快速部署与便携式应用需求，具备较高的工程应用价值。

2、当前主流的测距轮多采用机械编码器、光电编码器或霍尔传感器等轮轴式测量方案，通过检测车轮旋转圈数并结合车轮半径换算行驶里程；针对加速度计的安装误差校准，现有技术主要包含两类路径，一类是在出厂阶段通过结构设计实现加速度计的精密对位安装，另一类是采用车轮安装式惯性测量单元开展现场标定。

3、然而，现有技术有诸多问题：首先，出厂精密安装仅能保障出厂状态的轴对准精度，无法适配现场任意安装的使用需求，难以支持现场快速部署与免工装安装；其次，基于惯性测量单元的现场标定方案需引入陀螺仪等额外传感单元，相较于纯三轴加速度计方案增加了硬件成本，不利于低成本推广应用。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中要求出厂精密安装，无法适配现场任意安装的使用需求，难以支持现场快速部署与免工装安装；基于惯性测量单元的现场标定方案需引入陀螺仪等额外传感单元，相较于纯三轴加速度计方案增加了硬件成本，不利于低成本推广应用的技术问题。

2、本发明提供的技术方案如下：

3、本发明实施例的第一方面提供的一种车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准方法，包括：

4、s1：获取车轮运动过程中的原始三轴加速度数据；

5、s2：对原始三轴加速度数据进行预处理，并根据预处理后的原始三轴加速度数据，构建有效数据集；

6、s3：根据有效数据集，构建加速度计坐标系和车轮坐标系，并构建从加速度计坐标系到车轮坐标系的姿态变换关系；

7、s4：根据姿态变换关系和有效数据集，构建代价函数；

8、s5：通过预设非线性优化算法，迭代求解代价函数的极小值，输出轴对准误差角估计值；

9、s6：获取实时加速度计数据，并根据轴对准误差角估计值和姿态变换关系，对实时加速度计数据进行投影变换，得到多个变换后的加速度分量；

10、s7：根据各个变换后的加速度分量，计算均方根误差，并根据均方根误差，对轴对准误差角估计值进行验证，生成安装误差校准参数；

11、s8：根据安装误差校准参数，对实时加速度计数据进行校准。

12、本发明实施例的第二方面提供的一种车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准系统，包括：

13、处理器。

14、存储器，存储器上存储有计算机可读指令，计算机可读指令被处理器执行时，实现如第一方面的车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准方法。

15、本发明实施例的第三方面提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面的车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准方法。

16、本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

17、在本发明实施例中，首先，通过利用车轮正常滚动过程中采集的三轴加速度数据，以车轮旋转轴方向理论加速度分量恒为零作为物理约束构建最小二乘代价函数，结合非线性优化算法自动求解轴对准安装误差角，无需出厂精密工装与现场定位基准，支持加速度计任意姿态现场安装后自动完成校准，使得现有出厂精密安装方案能够适配现场任意安装、可以快速部署。其次，通过仅以单颗三轴加速度计作为唯一传感单元完成全部校准运算与后续里程解算，无需额外配置陀螺仪等器件构成惯性测量单元，在保证校准精度与测距性能的前提下有效压缩硬件成本，降低现有惯性测量单元标定方案成本、利于低成本推广。

1.一种车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准方法，其特征在于，所述s2具体包括：

3.根据权利要求1所述的车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准方法，其特征在于，所述s4具体包括：

4.根据权利要求1所述的车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准方法，其特征在于，所述s5具体包括：

5.根据权利要求1所述的车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准方法，其特征在于，所述s6具体包括：

6.根据权利要求1所述的车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准方法，其特征在于，所述s7具体包括：

7.根据权利要求1所述的车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准方法，其特征在于，所述s8具体包括：

8.一种车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准系统，其特征在于，包括：

9.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的车轮安装三轴加速度计轴对准误差校准方法的步骤。