传感器安装偏差角的标定方法、组合定位系统和车辆与流程

技术特征：
1.一种传感器安装偏差角的标定方法，其特征在于，应用于组合定位系统，所述组合定位系统包括多个传感器，所述多个传感器的安装位置不同；所述方法包括：根据各个传感器输出的姿态信息，构建所述各个传感器之间的安装偏差角的误差模型；构建系统状态方程，所述系统状态方程的状态变量包括所述安装偏差角；构建系统观测方程，所述系统观测方程的观测量包括根据所述误差模型确定的所述安装偏差角对应的观测矩阵；对所述系统状态方程和所述系统观测方程进行滤波解算，将滤波解算结果收敛时得到的所述安装偏差角的估计结果作为标定结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个传感器包括惯性导航系统ins的惯性测量单元imu和全球导航卫星系统gnss接收机，所述gnss接收机包括gnss天线，所述imu和所述gnss天线的安装位置不同，所述根据各个传感器输出的姿态信息，构建所述各个传感器之间的安装偏差角的误差模型，包括：构造所述误差模型的观测量，所述观测量为所述imu和所述gnss天线之间的姿态偏差；构建从所述ins对应的姿态矩阵到所述gnss对应的姿态矩阵的转移关系方程；联立所述误差模型的观测量和所述转移关系方程构建所述误差模型，所述误差模型为所述imu和所述gnss天线之间的安装偏差角的误差模型；其中，所述姿态信息包括滚转角、俯仰角和航向角中的一个或者多个，所述转移关系方程包含所述ins的姿态误差和所述imu与所述gnss天线之间的安装偏差角。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述误差模型的观测量包括：其中，γ
m
、θ
m
、分别为ins输出的滚转角、俯仰角和航向角；γ
g
、θ
g
、分别为gnss输出的滚转角、俯仰角和航向角。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述转移关系方程包括：其中，为所述ins对应的姿态矩阵，为所述gnss对应的姿态矩阵，为所述ins的姿态误差，λ0为所述imu与所述gnss天线之间的安装偏差角，λ0×
表示λ0的叉乘。5.根据权利要求2-4任一项所述的标定方法，其特征在于，所述系统状态方程包括：x＝[x1，x2]]其中，x1和x2为状态变量，x1为惯导误差，x2为所述imu与所述gnss天线之间的安装偏差角；为x1的导数；f1为所述组合定位系统的惯导误差模型的系统矩阵，g1、w1为惯导误差驱
动噪声；为x2的导数；f2为所述imu与所述gnss天线之间的安装偏差角的误差模型的系统矩阵，g2、w2为所述imu与所述gnss天线之间的安装偏差角的误差驱动噪声。6.根据权利要求5所述的标定方法，其特征在于，所述系统状态方程包括：z＝hx v＝[h
1 h
2 h3]其中，z为系统观测量，h为系统观测矩阵，x为所述系统状态方程，v为系统观测噪声矩阵，h1为ins的姿态误差对应的观测矩阵，h2为所述惯导误差模型中除了所述姿态误差以外的其他状态变量对应的观测矩阵，h3为所述imu与所述gnss天线之间的安装偏差角对应的观测矩阵。7.根据权利要求2-6任一项所述的标定方法，其特征在于，所述对所述系统状态方程和所述系统观测方程进行滤波解算，将滤波解算结果收敛时得到的所述安装偏差角的最优估计结果作为标定结果，包括：对所述系统状态方程和所述系统观测方程进行卡尔曼滤波解算，得到所述imu与所述gnss天线之间的安装偏差角的最优估计结果；根据所述最优估计结果对所述gnss的定位结果进行补偿，以及对所述ins的惯导解算结果进行修正；当所述滤波解算结果收敛时，将所述imu与所述gnss天线之间的安装偏差角的最优估计结果作为标定结果保存至配置文件中。8.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述多个传感器包括imu和激光雷达lidar，所述imu和所述lidar的安装位置不同；所述根据各个传感器输出的姿态信息，构建所述各个传感器之间的安装偏差角的误差模型，包括：构造所述误差模型的观测量，所述观测量为所述imu和所述lidar之间的姿态偏差；构建从所述ins对应的姿态矩阵到所述lidar对应的姿态矩阵的转移关系方程；联立所述误差模型的观测量和所述转移关系方程构建所述误差模型，所述误差模型为所述imu和所述lidar之间的安装偏差角的误差模型；其中，所述姿态信息包括滚转角、俯仰角和航向角中的一个或者多个，所述转移关系方程包含所述ins的姿态误差和所述imu与所述lidar之间的安装偏差角。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述误差模型的观测量包括：其中，γ
m
、θ
m
、分别为ins输出的滚转角、俯仰角和航向角；γ
l
、θ
l
、分别为lidar输出的滚转角、俯仰角和航向角。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述转移关系方程包括：其中，为所述ins对应的姿态矩阵，为所述lidar对应的姿态矩阵，为所述ins的姿态误差，λ1为所述imu与所述lidar天线之间的安装偏差角，λ1×
表示λ1的叉乘。11.根据权利要求8-10任一项所述的标定方法，其特征在于，所述系统状态方程包括：
x＝[x1，x3]]其中，x1和x3为状态变量，x1为惯导误差，x3为所述imu与所述lidar之间的安装偏差角；为x1的导数；f1为所述组合定位系统的惯导误差模型的系统矩阵，g1、w1为惯导误差驱动噪声；为x3的导数；f3为所述imu与所述lidar之间的安装偏差角的误差模型的系统矩阵，g3、w3为所述imu与所述lidar之间的安装偏差角的误差驱动噪声。12.根据权利要求11所述的标定方法，其特征在于，所述系统状态方程包括：z＝hx v＝[h
1 h
2 h3]其中，z为系统观测量，h为系统观测矩阵，x为所述系统状态方程，v为系统观测噪声矩阵，h1为ins的姿态误差对应的观测矩阵，h2为所述惯导误差模型中除了所述姿态误差以外的其他状态变量对应的观测矩阵，h3为所述imu与所述lidar之间的安装偏差角对应的观测矩阵。13.根据权利要求8-12任一项所述的标定方法，其特征在于，所述对所述系统状态方程和所述系统观测方程进行滤波解算，将滤波解算结果收敛时得到的所述安装偏差角的最优估计结果作为标定结果，包括：对所述系统状态方程和所述系统观测方程进行卡尔曼滤波解算，得到所述imu与所述lidar之间的安装偏差角的最优估计结果；根据所述最优估计结果对所述lidar的定位结果进行补偿，以及对所述ins的惯导解算结果进行修正；当所述滤波解算结果收敛时，将所述imu与所述lidar之间的安装偏差角的最优估计结果作为标定结果保存至配置文件中。14.一种组合定位系统，其特征在于，包括：处理器、存储器和多个传感器，所述多个传感器的安装位置不同；所述存储器包括有程序指令，所述程序指令被所述处理器运行时，使得所述组合定位系统用于执行如下步骤：根据各个传感器输出的姿态信息，构建各个传感器之间的安装偏差角的误差模型；构建系统状态方程，所述系统状态方程的状态变量包括所述安装偏差角；构建系统观测方程，所述系统观测方程的观测量包括根据所述误差模型确定的所述安装偏差角对应的观测矩阵；对所述系统状态方程和所述系统观测方程进行滤波解算，将滤波解算结果收敛时得到的所述安装偏差角的估计结果作为标定结果。15.根据权利要求14所述的组合定位系统，其特征在于，所述多个传感器包括惯性导航系统ins的惯性测量单元imu和全球导航卫星系统gnss接收机，所述gnss接收机包括gnss天线，所述imu和所述gnss天线的安装位置不同；所述程序指令被所述处理器运行时，使得所述组合定位系统用于执行如下步骤，以实现根据各个传感器输出的姿态信息，构建各个传感器之间的安装偏差角的误差模型：构造所述误差模型的观测量，所述观测量为所述imu和所述gnss天线之间的姿态偏差；构建从所述ins对应的姿态矩阵到所述gnss对应的姿态矩阵的转移关系方程；
联立所述误差模型的观测量和所述转移关系方程构建所述误差模型，所述误差模型为所述imu和所述gnss天线之间的安装偏差角的误差模型；其中，所述姿态信息包括滚转角、俯仰角和航向角中的一个或者多个，所述转移关系方程包含所述ins的姿态误差和所述imu与所述gnss天线之间的安装偏差角。16.根据权利要求15所述的组合定位系统，其特征在于，所述程序指令被所述处理器运行时，使得所述组合定位系统用于执行如下步骤，以实现对所述系统状态方程和所述系统观测方程进行滤波解算，将滤波解算结果收敛时得到的所述安装偏差角的最优估计结果作为标定结果：对所述系统状态方程和所述系统观测方程进行卡尔曼滤波解算，得到所述imu与所述gnss天线之间的安装偏差角的最优估计结果；根据所述最优估计结果对所述gnss的定位结果进行补偿，以及对所述ins的惯导解算结果进行修正；当所述滤波解算结果收敛时，将所述imu与所述gnss天线之间的安装偏差角的最优估计结果作为标定结果保存至配置文件中。17.根据权利要求14所述的组合定位系统，其特征在于，所述多个传感器包括imu和激光雷达lidar，所述imu和所述lidar的安装位置不同；所述程序指令被所述处理器运行时，使得所述组合定位系统用于执行如下步骤，以实现根据各个传感器输出的姿态信息，构建各个传感器之间的安装偏差角的误差模型：构造所述误差模型的观测量，所述观测量为所述imu和所述lidar之间的姿态偏差；构建从所述ins对应的姿态矩阵到所述lidar对应的姿态矩阵的转移关系方程；联立所述误差模型的观测量和所述转移关系方程构建所述误差模型，所述误差模型为所述imu和所述lidar之间的安装偏差角的误差模型；其中，所述姿态信息包括滚转角、俯仰角和航向角中的一个或者多个，所述转移关系方程包含所述ins的姿态误差和所述imu与所述lidar之间的安装偏差角。18.根据权利要求17所述的组合定位系统，其特征在于，所述程序指令被所述处理器运行时，使得所述组合定位系统用于执行如下步骤，以实现对所述系统状态方程和所述系统观测方程进行滤波解算，将滤波解算结果收敛时得到的所述安装偏差角的最优估计结果作为标定结果：对所述系统状态方程和所述系统观测方程进行卡尔曼滤波解算，得到所述imu与所述lidar之间的安装偏差角的最优估计结果；根据所述最优估计结果对所述lidar的定位结果进行补偿，以及对所述ins的惯导解算结果进行修正；当所述滤波解算结果收敛时，将所述imu与所述lidar之间的安装偏差角的最优估计结果作为标定结果保存至配置文件中。19.一种车辆，其特征在于，包括：组合定位系统，所述组合定位系统包括处理器、存储器和多个传感器，不同传感器安装在所述车辆的不同位置；所述存储器包括有程序指令，所述程序指令被所述处理器运行时，使得所述组合定位系统用于执行如权利要求1-13任一项所述的方法。20.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，
当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-13任一项所述的方法。21.一种计算机程序产品，其特征在于，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-13任一项所述的方法。

技术总结
本申请提供了一种传感器安装偏差角的标定方法、组合定位系统和车辆。其中，组合定位系统包括多个传感器，多个传感器在车辆的安装位置不同；该标定方法包括：根据各个传感器输出的姿态信息，构建各个传感器之间的安装偏差角的误差模型；构建系统状态方程，系统状态方程的状态变量包括安装偏差角；构建系统观测方程，系统观测方程的观测量包括根据误差模型确定的安装偏差角对应的观测矩阵；对系统状态方程和系统观测方程进行滤波解算，将滤波解算结果收敛时得到的安装偏差角的估计结果作为标定结果。本申请的技术方案能够对传感器之间的安装偏差角进行在线标定，当传感器之间的安装位置关系发生变化时，能够及时更新标定结果，精度高、操作简单。操作简单。操作简单。


技术研发人员：王磊杰 温丰 刘镇波 姜锐
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：2020.07.04
技术公布日：2022/1/3