车载加速传感器的三轴自校准方法及装置与流程

技术特征：

1.一种车载加速传感器的三轴自校准方法，其特征在于，包括：

基于行程末尾车速为0时的原始加速度数据，确定校准后的z轴方向；

根据校准后的z轴方向及原点，确定校准后的x-y平面；

将原始加速度数据投影到校准后的x-y平面；

删除校准后的x-y平面上原始加速度数据的投影数据的密集区域；

基于剩余的原始加速度数据的投影数据，计算得到校准后的y轴负向；

根据校准后的y轴负向，得到校准后的坐标系下的x-y坐标；

计算得到加速度数据校准矩阵；

原始加速度数据乘以所述加速度数据校准矩阵，即为校准后的加速度数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于行程末尾车速为0时的原始加速度数据，确定校准后的z轴方向的步骤包括：

根据GPS数据里上传时间确定行程最后若干秒的原始加速度数据，并从中筛选出其中车速为0的数据点，将这些数据点的原始加速度数据做如下计算：

c 1 = Σ a l l x i c 2 = Σ a l l y i c 3 = Σ a l l z i ]]>

最终，校准后的z轴的方向向量为

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将原始加速度数据投影到校准后的x-y平面的步骤包括：

由于只确定了z轴的方向向量，因此对于原始的三维向量只能做z轴方向上的旋转变换，因此，在x-y平面上，设x轴的方向向量为y轴的方向向量为并且有如下关系成立：

此时，假定有下式成立：

即：

{ b 1 - c 1 c 3 b 3 = 0 c 1 b 1 + c 2 b 2 + c 3 b 3 = 0 , ]]>

可得：

计算原始加速度数据在新的坐标系下的坐标：

P′＝P·R

其中，基于校准后的z轴的变换矩阵R：

并将基于校准后的z轴的变换矩阵R单位化得到基于校准后的z轴的单位化变换矩阵

基于所述基于校准后的z轴的单位化变换矩阵和原始加速度数据，即可得到在校准后的x-y平面上的原始加速度数据的投影数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于剩余的原始加速度数据的投影数据，计算得到校准后的y轴负向的步骤包括：

计算删除数据密集区域后的投影数据的重心，并以重心和原点的连线为初始切分直线，以第一弧度值为单位，将数据分为360度/第一弧度值个扇形区域；

计算每个扇形区域内的点的个数，其中分布最多的区域为y轴负向所在区域；

计算y轴负向所在区域内所有向量的和向量，拟合后并以此作为校准后的y轴方向。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据校准后的y轴负向，得到校准后的坐标系下的x-y坐标的步骤包括：

在得到y轴负向的斜率k后，将x-y平面的坐标轴进行旋转，得到原始加速度数据在校准后坐标系的x-y坐标，旋转变换公式如下：

P ( x , y ) ′ = P ( x , y ) · T ( x , y ) = P ( x , y ) k 1 + k 2 1 1 + k 2 - 1 1 + k 2 k 1 + k 2 . ]]>

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算得到加速度数据校准矩阵的步骤包括：

求出加速度数据校准矩阵中的变换矩阵R^*(x,y)如下：

R * ( x , y ) = R ‾ ( x , y ) · T ( x , y ) = 1 1 + c 1 2 c 3 2 1 1 + c 3 2 c 1 2 + ( c 1 2 + c 3 2 ) 2 c 1 2 c 2 2 0 - c 1 2 + c 3 2 c 1 c 2 1 + c 3 2 c 1 2 + ( c 1 2 + c 3 2 ) 2 c 1 2 c 2 2 - c 1 c 3 1 + c 1 2 c 3 2 c 3 c 1 1 + c 3 2 c 1 2 + ( c 1 2 + c 3 2 ) 2 c 1 2 c 2 2 k 1 + k 2 1 1 + k 2 - 1 1 + k 2 k 1 + k 2 ]]>

将变换矩阵R^*(x,y)单位化得到单位化变换矩阵

最终的加速度数据校准矩阵为：

R * ( x , y , z ) = c 1 c 1 2 + c 2 2 + c 3 2 R ‾ ( x , y ) * c 2 c 1 2 + c 2 2 + c 3 2 c 3 c 1 2 + c 2 2 + c 3 2 . ]]>

7.一种车载加速传感器的三轴自校准装置，其特征在于，包括：

z轴校准模块，用于基于行程末尾车速为0时的原始加速度数据，确定校准后的z轴方向；

x-y平面确定模块，用于根据校准后的z轴方向及原点，确定校准后的x-y平面；

y轴校准模块，用于将原始加速度数据投影到校准后的x-y平面；删除校准后的x-y平面上原始加速度数据的投影数据的密集区域；基于剩余的原始加速度数据的投影数据，计算得到校准后的y轴负向；

x轴校准模块，用于根据校准后的y轴负向，得到校准后的坐标系下的x-y坐标；

校准矩阵计算模块，用于计算得到加速度数据校准矩阵；

校准数据计算模块，用于将原始加速度数据乘以所述加速度数据校准矩阵，得到校准后的加速度数据。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述z轴校准模块具体用于：

根据GPS数据里上传时间确定行程最后若干秒的原始加速度数据，并从中筛选出其中车速为0的数据点，将这些数据点的原始加速度数据做如下计算：

c 1 = Σ a l l x i c 2 = Σ a l l y i c 3 = Σ a l l z i ]]>

最终，校准后的z轴的方向向量为

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述y轴校准模块具体用于：

由于只确定了z轴的方向向量，因此对于原始的三维向量只能做z轴方向上的旋转变换，因此，在x-y平面上，设x轴的方向向量为y轴的方向向量为并且有如下关系成立：

此时，假定有下式成立：

即：

{ b 1 - c 1 c 3 b 3 = 0 c 1 b 1 + c 2 b 2 + c 3 b 3 = 0 , ]]>

可得：

计算原始加速度数据在新的坐标系下的坐标：

P′＝P·R

其中，基于校准后的z轴的变换矩阵R：

并将基于校准后的z轴的变换矩阵R单位化得到基于校准后的z轴的单位化变换矩阵

基于所述基于校准后的z轴的单位化变换矩阵和原始加速度数据，即可得到在校准后的x-y平面上的原始加速度数据的投影数据。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述y轴校准模块还具体用于：

计算删除数据密集区域后的投影数据的重心，并以重心和原点的连线为初始切分直线，以第一弧度值为单位，将数据分为360度/第一弧度值个扇形区域；

计算每个扇形区域内的点的个数，其中分布最多的区域为y轴负向所在区域；

计算y轴负向所在区域内所有向量的和向量，拟合后并以此作为校准后的y轴方向；

和/或，

所述x轴校准模块具体用于：

在得到y轴负向的斜率k后，将x-y平面的坐标轴进行旋转，得到原始加速度数据在校准后坐标系的x-y坐标，旋转变换公式如下：

P ( x , y ) ′ = P ( x , y ) · T ( x , y ) = P ( x , y ) k 1 + k 2 1 1 + k 2 - 1 1 + k 2 k 1 + k 2 ; ]]>

和/或，

所述校准矩阵计算模块具体用于：

求出加速度数据校准矩阵中的变换矩阵R^*(x,y)如下：

R * ( x , y ) = R ‾ ( x , y ) · T ( x , y ) = 1 1 + c 1 2 c 3 2 1 1 + c 3 2 c 1 2 + ( c 1 2 + c 3 2 ) 2 c 1 2 c 2 2 0 - c 1 2 + c 3 2 c 1 c 2 1 + c 3 2 c 1 2 + ( c 1 2 + c 3 2 ) 2 c 1 2 c 2 2 - c 1 c 3 1 + c 1 2 c 3 2 c 3 c 1 1 + c 3 2 c 1 2 + ( c 1 2 + c 3 2 ) 2 c 1 2 c 2 2 k 1 + k 2 1 1 + k 2 - 1 1 + k 2 k 1 + k 2 ]]>

将变换矩阵R^*(x,y)单位化得到单位化变换矩阵

最终的加速度数据校准矩阵为：

R * ( x , y , z ) = c 1 c 1 2 + c 2 2 + c 3 2 R ‾ ( x , y ) * c 2 c 1 2 + c 2 2 + c 3 2 c 3 c 1 2 + c 2 2 + c 3 2 . ]]>