[发明专利]一种车载三维定位装置及三维定位的方法

权利要求书

1.一种利用车载三维定位装置实现三维定位的方法，其特征在于，所述车载三维定位装置包括：卫星定位模块，无线通信模块，车载诊断系统，惯性传感器，高度计，处理器；所述卫星定位模块接收卫星导航信号；所述无线通信模块连接云端服务器；所述车载诊断系统包括车辆里程计；所述惯性传感器包括陀螺和加速度计；所述卫星定位模块、无线通信模块、车载诊断系统、惯性传感器和高度计均与所述处理器电性连接；

所述卫星定位模块为GNSS接收机；所述无线通信模块为2G和/或3G和/或4G和/或WIFI和/或NB-IOT模块；所述惯性传感器为六轴惯性传感器，所述六轴惯性传感器包括：三轴陀螺和三轴加速度计；所述高度计为气压高度计；

所述处理器包括：标定单元，采集单元，计算单元；所述采集单元接收所述卫星定位模块、车载诊断系统、惯性传感器和气压高度计的输出数据；所述标定单元和计算单元均接收所述采集单元的数据；所述计算单元还接收所述标定单元的数据；所述计算单元的输出端连接所述无线通信模块；

所述处理器为组合导航信息处理器，所述组合导航信息处理器为微处理器；

所述的利用车载三维定位装置实现三维定位的方法，包括：

对所述车载三维定位装置进行标定，所述标定包括计算所述车载三维定位装置相对于车体的安装角偏差，所述安装角偏差包括水平安装角偏差和方位安装角偏差；

所述计算所述车载三维定位装置相对于车体的安装角偏差的方法包括：

在所述车体处于水平静止的状态下，获取所述车载三维定位装置中加速度计的输出值a_s：其中，s表示车载三维定位装置的传感器坐标系，分别为传感器坐标系中x,y,z方向的加速度值；

根据所述加速度计的输出值计算所述车载三维定位装置相对于车体的水平安装角偏差：

其中，θ_{roll_error}为滚动角偏差，θ_{pitch_error}为俯仰角偏差；

在所述车体向前加速运动的状态下，假设所述方位安装角偏差为零，根据所述水平安装角偏差得到所述车载三维定位装置相对于所述车体的姿态矩阵；

在所述车体向前加速运动的状态下，获取所述车载三维定位装置中加速度计的输出值，称为第二加速度计输出值；

根据所述姿态矩阵将所述第二加速度计输出值转换到车体坐标系：其中，b表示车载三维定位装置的车体坐标系，分别为车体坐标系中x,y,z方向的加速度值；

根据所述车体坐标系中x,y,z方向的加速度值计算所述方位安装角偏差θ_{yaw_error}：

确定标定后的车载三维定位装置的水平二维位置；

确定标定后的车载三维定位装置的高度信息；

将所述水平二维位置和所述高度信息发送给预设的云端服务器；

所述确定标定后的车载三维定位装置的高度信息的方法包括：

获取所述车载三维定位装置中气压高度计的输出值，称为第一高度值；

当所述车载三维定位装置能够接收卫星信号时，获取卫星信号的高度测量值，称为第二高度值；用所述第一高度值平滑所述第二高度值，得到有卫星时标定后的车载三维定位装置的高度信息；

当所述车载三维定位装置不能接收卫星信号时，用所述第一高度值的变化量加上所述有卫星时标定后的车载三维定位装置的高度信息，得到无卫星时标定后的车载三维定位装置的高度信息；所述第一高度值的变化量为当前时刻相对于卫星失锁时刻第一高度值的变化量。

2.根据权利要求1所述的利用车载三维定位装置实现三维定位的方法，其特征在于，所述确定标定后的车载三维定位装置的水平二维位置的方法包括：

获取所述车体在车体坐标系中的加速度；

获取所述车体的姿态信息；

当所述车载三维定位装置能够接收卫星信号时，根据所述卫星信号、所述车体在车体坐标系中的加速度和所述车体的姿态信息，确定所述水平二维位置；

当所述车载三维定位装置不能接收卫星信号时，获取所述车体的里程数，根据所述车体的里程数、所述车体在车体坐标系中的加速度和所述车体的姿态信息，确定所述水平二维位置。