飞行汽车的IMU安装角标定方法、装置及飞行汽车与流程

飞行汽车的imu安装角标定方法、装置及飞行汽车
技术领域
1.本技术涉及飞行汽车技术领域，尤其涉及一种飞行汽车的imu安装角标定方法、装置及飞行汽车。


背景技术：

2.在车辆导航技术中，一般可以采用gnss(global navigation satellite system，全球卫星导航系统或全球导航卫星系统)和imu(inertial measurement unit，惯性测量单元)等对车辆进行定位。
3.导航中一般需要得到imu与设备例如车辆之间的安装角，也即imu安装角。目前，imu安装角的测量主要包括人工测量、加速度计静态估计、陀螺仪动态估计、卡尔曼滤波估计等方法。其中，人工测量方法精度较高，但实施难度也较大。加速度计静态估计和陀螺仪动态估计方法常见于汽车或机器人领域，但其应用往往受限于某个平面的运动，例如加速度计静态估计只能估计出俯仰角和横滚角，陀螺仪动态估计只能在一个水平面上进行，从而导致在某些设备上不适用，例如由于飞行汽车可以在三维空间任意运动，因此加速度计静态估计和陀螺仪动态估计方法不太适用于飞行汽车。卡尔曼滤波估计方法具有一定建模难度，对于安装角度偏差较大的情形可能会存在估计发散现象导致安装角估计失败。
4.因此，需要提供一种适用于飞行汽车的imu安装角标定方法，以便更简单及更准确地实现飞行汽车的imu安装角的标定。


技术实现要素：

5.为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本技术提供一种飞行汽车的imu安装角标定方法、装置及飞行汽车，能够更简单及更准确地实现飞行汽车的imu安装角的标定。
6.本技术第一方面提供一种飞行汽车的imu安装角标定方法，包括：
7.获取飞行汽车按预设运动轨迹飞行后的imu的加速度数据和imu外的其他导航设备的导航数据；
8.分别根据所述加速度数据和所述导航数据，确定所述飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列；
9.分别对所述飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列进行矩阵变换，对应得到所述飞行汽车在载体坐标系的速度增量序列；
10.将对应得到的所述飞行汽车在载体坐标系的速度增量序列，按预设模型进行线性回归分析，确定回归系数变换矩阵；
11.根据imu安装角旋转矩阵和所述回归系数变换矩阵，确定所述imu安装角。
12.在一实施方式中，所述分别根据所述加速度数据和所述导航数据，确定所述飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列，包括：
13.根据所述加速度数据，确定所述飞行汽车在本体坐标系下的第一速度增量和第一速度增量序列，根据所述其他导航设备的导航数据，确定所述飞行汽车在导航坐标系下的
第二速度增量和第二速度增量序列；
14.所述分别对所述飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列进行矩阵变换，对应得到所述飞行汽车在载体坐标系的速度增量序列，包括：
15.根据所述第一速度增量序列进行第一矩阵变换，得到所述飞行汽车在载体坐标系下的第三速度增量序列，根据所述第二速度增量序列进行第二矩阵变换，得到所述飞行汽车在载体坐标系下的第四速度增量序列；
16.所述将对应得到的所述飞行汽车在载体坐标系的速度增量序列，按预设模型进行线性回归分析，确定回归系数变换矩阵，包括：
17.将所述第三速度增量序列与所述第四速度增量序列按预设模型进行线性回归分析，确定回归系数变换矩阵。
18.在一实施方式中，所述根据imu安装角旋转矩阵和所述回归系数变换矩阵，确定所述imu安装角，包括：
19.在判断出所述回归系数变换矩阵收敛后，根据imu安装角旋转矩阵和所述回归系数变换矩阵，确定所述imu安装角。
20.在一实施方式中，通过以下方式判断所述回归系数变换矩阵是否收敛：
21.按预设函数确定所述第三速度增量序列与所述第四速度增量序列的差值，判断当前确定的差值与上一次确定的差值相比所得到的差值是否小于预设值；
22.如果是小于预设值，确定所述回归系数变换矩阵为收敛。
23.在一实施方式中，所述预设模型为将回归系数与所述第三速度增量序列相乘后，与常数项进行相加运算，得到所述第四速度增量序列。
24.在一实施方式中，所述根据所述加速度数据，确定所述飞行汽车在本体坐标系下的第一速度增量和第一速度增量序列，根据所述其他导航设备的导航数据，确定所述飞行汽车在导航坐标系下的第二速度增量和第二速度增量序列，包括：
25.根据所述加速度数据，每隔第一预设时间确定所述飞行汽车在本体坐标系下的第一速度增量，将第一预设时长内确定的各第一速度增量形成第一速度增量序列；
26.根据所述其他导航设备的导航数据，每隔第二预设时间确定所述飞行汽车在导航坐标系下的第二速度增量，将第二预设时长内确定的各第二速度增量形成第二速度增量序列。
27.在一实施方式中，所述预设运动轨迹为沿所述载体坐标系的x轴、y轴和z轴按预设时长执行来回运动。
28.本技术第二方面提供一种飞行汽车的imu安装角标定装置，包括：
29.数据获取模块，用于获取飞行汽车按预设运动轨迹飞行后的imu的加速度数据和imu外的其他导航设备的导航数据；
30.速度增量序列模块，用于分别根据所述加速度数据和所述导航数据，确定所述飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列；
31.矩阵变换模块，分别对所述飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列进行矩阵变换，对应得到所述飞行汽车在载体坐标系的速度增量序列；
32.回归分析模块，用于将对应得到的所述飞行汽车在载体坐标系的速度增量序列，按预设模型进行线性回归分析，确定回归系数变换矩阵；
33.安装角确定模块，用于根据imu安装角旋转矩阵和所述回归系数变换矩阵，确定所述imu安装角。
34.在一实施方式中，所述速度增量序列模块包括：
35.第一速度增量序列子模块，用于根据所述加速度数据，确定所述飞行汽车在本体坐标系下的第一速度增量和第一速度增量序列；
36.第二速度增量序列子模块，用于根据所述其他导航设备的导航数据，确定所述飞行汽车在导航坐标系下的第二速度增量和第二速度增量序列；
37.所述矩阵变换模块包括：
38.第一矩阵变换子模块，用于根据所述第一速度增量序列进行第一矩阵变换，得到所述飞行汽车在载体坐标系下的第三速度增量序列；
39.第二矩阵变换子模块，用于根据所述第二速度增量序列进行第二矩阵变换，得到所述飞行汽车在载体坐标系下的第四速度增量序列；
40.所述回归分析模块将所述第三速度增量序列与所述第四速度增量序列按预设模型进行线性回归分析，确定回归系数变换矩阵。
41.本技术第三方面提供一种飞行汽车，包括如上所述的imu安装角标定装置。
42.本技术第四方面提供一种飞行汽车，包括：
43.处理器；以及
44.存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被所述处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
45.本技术第五方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
46.本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：
47.本技术的技术方案，获取飞行汽车按预设运动轨迹飞行后的imu的加速度数据和imu外的其他导航设备的导航数据，分别根据所述加速度数据和所述导航数据，确定所述飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列；然后分别对所述飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列进行矩阵变换，对应得到所述飞行汽车在载体坐标系的速度增量序列；再将对应得到的所述飞行汽车在载体坐标系的速度增量序列，按预设模型进行线性回归分析，确定回归系数变换矩阵；最后根据imu安装角旋转矩阵和所述回归系数变换矩阵，就可以确定所述imu安装角。通过上述处理，本技术为飞行汽车设置了预设运动轨迹，并结合了imu的加速度数据和其他导航设备的导航数据一起处理，分别得到imu输出的速度和其他导航设备输出的速度，然后进行线性回归分析，得到回归系数变换矩阵，利用理论上的imu安装角旋转矩阵和得到的回归系数变换矩阵，就可以反向求解得到imu安装角，从而更简单及更准确地实现飞行汽车的imu安装角的标定。
48.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
49.通过结合附图对本技术示例性实施方式进行更详细地描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本技术示例性实施方式中，相同的参考标号
通常代表相同部件。
50.图1是本技术实施例定义的空间坐标系的示意图；
51.图2是本技术实施例示出的飞行汽车的imu安装角标定方法的流程示意图；
52.图3是本技术另一实施例示出的飞行汽车的imu安装角标定方法的流程示意图；
53.图4是本技术实施例示出的飞行汽车的imu安装角标定方法的应用示意图；
54.图5是本技术实施例示出的飞行汽车的imu安装角标定装置的结构示意图；
55.图6是本技术另一实施例示出的飞行汽车的imu安装角标定装置的结构示意图；
56.图7是本技术实施例示出的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
57.下面将参照附图更详细地描述本技术的实施方式。虽然附图中显示了本技术的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本技术更加透彻和完整，并且能够将本技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
58.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
59.应当理解，尽管在本技术可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
60.相关技术中，采用人工测量、加速度计静态估计、陀螺仪动态估计、卡尔曼滤波估计等方法进行imu安装角的标定都各自有缺陷，例如人工测量方法实施难度较大；加速度计静态估计和陀螺仪动态估计方法受限于某个平面的运动，不适用于飞行汽车；卡尔曼滤波估计方法建模难度大，对于安装角度偏差较大的情形可能会存在估计发散现象导致安装角估计失败。
61.为解决相关技术中的问题，本技术实施例提供一种适用于飞行汽车的imu安装角标定方法，以便更简单及更准确地实现飞行汽车的imu安装角的标定。搭载imu的运载体例如无人机或飞行汽车等一般具备冗余导航设备，即除了imu以外还搭载其他导航设备，例如gnss、里程计、激光雷达等，其目的是为了融合多源数据的优势，以实现覆盖全场景的导航应用。本技术实施例提出了一种将imu数据结合其他导航数据来标定imu安装角的方法。该方法可以是离线处理方法，与实时在线处理方法例如卡尔曼滤波估计法并不相同。
62.为了便于描述，本技术实施例定义一套空间坐标系(如图1所示)，但本技术实施例的算法本身与坐标系选择无关。
63.导航坐标系(n系)：采用ned(north east down，北东地)地理坐标系，其原点为运载体所在的质心(图1中为了便于描述，将其放置右上角，实际上其原点在o点上)，x轴沿当
地子午线指北，y轴沿当地纬线指东，z轴沿当地地理轴线指下并与x、y轴构成右手直角坐标系。其中，xy轴构成的平面即为当地水平面，xz轴构成平面为当地子午面。
64.载体坐标系(v系)：采用前右下坐标系，该系固定在运载体上，时刻随着载体运动而运动，x轴代表运载体的前方，y轴代表运载体的右方，z轴代表运载体的下方，xyz构成右手直角坐标系。
65.本体坐标系(b系)：采用前右下坐标系，该系固定在imu设备上，时刻随着imu设备运动而运动，x轴代表imu设备的前方，y轴代表imu设备的右方，z轴代表imu设备的下方，xyz构成右手直角坐标系。
66.以下结合附图详细描述本技术实施例的技术方案。
67.图2是本技术实施例示出的飞行汽车的imu安装角标定方法的流程示意图。
68.参见图2，该方法包括：
69.s201、获取飞行汽车按预设运动轨迹飞行后的imu的加速度数据和imu外的其他导航设备的导航数据。
70.其中，预设运动轨迹为沿载体坐标系的x轴、y轴和z轴按预设时长执行来回运动。
71.s202、分别根据加速度数据和导航数据，确定飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列。
72.其中，可以根据加速度数据，确定飞行汽车在本体坐标系下的第一速度增量和第一速度增量序列，根据其他导航设备的导航数据，确定飞行汽车在导航坐标系下的第二速度增量和第二速度增量序列。
73.其中，根据加速度数据，每隔第一预设时间确定飞行汽车在本体坐标系下的第一速度增量，将第一预设时长内确定的各第一速度增量形成第一速度增量序列；
74.根据其他导航设备的导航数据，每隔第二预设时间确定飞行汽车在导航坐标系下的第二速度增量，将第一预设时长内确定的各第二速度增量形成第二速度增量序列。
75.s203、分别对飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列进行矩阵变换，对应得到飞行汽车在载体坐标系的速度增量序列。
76.其中，可以根据第一速度增量序列进行第一矩阵变换，得到飞行汽车在载体坐标系下的第三速度增量序列，根据第二速度增量序列进行第二矩阵变换，得到飞行汽车在载体坐标系下的第四速度增量序列。
77.s204、将对应得到的飞行汽车在载体坐标系的速度增量序列，按预设模型进行线性回归分析，确定回归系数变换矩阵。
78.其中，将第三速度增量序列与第四速度增量序列按预设模型进行线性回归分析，确定回归系数变换矩阵。
79.其中预设模型为将回归系数与第三速度增量序列相乘后，与常数项进行相加运算，得到第四速度增量序列。
80.s205、根据imu安装角旋转矩阵和回归系数变换矩阵，确定imu安装角。
81.其中，可以在判断出回归系数变换矩阵收敛后，根据imu安装角旋转矩阵和回归系数变换矩阵，确定imu安装角。
82.从该实施例可以看出，本技术的技术方案，获取飞行汽车按预设运动轨迹飞行后的imu的加速度数据和imu外的其他导航设备的导航数据，分别根据加速度数据和导航数
据，确定飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列；然后分别对飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列进行矩阵变换，对应得到飞行汽车在载体坐标系的速度增量序列；再将对应得到的飞行汽车在载体坐标系的速度增量序列，按预设模型进行线性回归分析，确定回归系数变换矩阵；最后根据imu安装角旋转矩阵和回归系数变换矩阵，就可以确定imu安装角。通过上述处理，本技术为飞行汽车设置了预设运动轨迹，并结合了imu的加速度数据和其他导航设备的导航数据一起处理，分别得到imu输出的速度和其他导航设备输出的速度，然后进行线性回归分析，得到回归系数变换矩阵，利用理论上的imu安装角旋转矩阵和得到的回归系数变换矩阵，就可以反向求解得到imu安装角，从而更简单及更准确地实现飞行汽车的imu安装角的标定。
83.图3是本技术另一实施例示出的飞行汽车的imu安装角标定方法的流程示意图，图4是本技术实施例示出的飞行汽车的imu安装角标定方法的应用示意图。以下结合图3和图4对本技术方案进一步详细介绍。
84.一般而言，imu设备的朝向与运载体重合，两者坐标系也重合一起。但由于装配工艺等原因，本体坐标系(b系)与载体坐标系(v系)保持一定的角度偏差，这个角度偏差称为imu安装角。该安装角的存在将导致由imu推算的速度与运载体本身的运动速度存在一定的旋转关系。本技术实施例的方法基于该发现提供imu安装角的标定，也即实现imu安装角大小的离线估计。
85.参见图3和图4，该方法包括：
86.s301、在飞行汽车沿载体坐标系的三轴执行运动后，获取imu加速度计的加速度数据和imu外的其他导航设备的导航数据。
87.本技术通过设计覆盖载体坐标系的三轴的运动轨迹，获得飞行汽车按该运动轨迹运动后的imu加速度计的与三轴对应的加速度数据和imu外的其他导航设备的导航数据。本技术设计的运动轨迹模式是分轴进行来回平稳运动，分别沿着载体坐标系(v系)的x轴、y轴、z轴按预设时长(如3分钟)执行来回运动，其获取的数据能较为集中反映该轴的变换关系。
88.以飞行汽车为例，首先操控飞行汽车沿z轴从地面向上爬升到一定高度后又下降到某一高度，如此反复持续预设时长例如3分钟左右；然后操控飞行汽车保持在一定高度上，沿机身所在的x轴进行前后平移飞行预设时长例如3分钟左右；最后操作飞行汽车保持在一定高度上，沿垂直于机身的y轴进行左右平移飞行预设时长例如3分钟左右。
89.需说明的是，上述运动轨迹模式只是一个实践示例，其他的运动轨迹模式如不同的飞行轨迹、时长、顺序等也是可以满足本技术方案需求。
90.s302、按照三轴采集顺序将采集的数据分别存储。
91.按照三轴采集顺序将采集的数据分别分成三部分存储，例如分为沿着载体坐标系(v系)的x轴的运动数据、沿着载体坐标系(v系)的y轴的运动数据、沿着载体坐标系(v系)的z轴的运动数据三部分，可以用于后续的数据处理。
92.s303、按照三轴运动数据，依次对各轴运动数据进行处理，得到飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列、在载体坐标系的速度增量序列，将在载体坐标系的速度增量序列按预设模型进行线性回归分析，得到各轴的回归系数。
93.本技术可以按照x轴、y轴、z轴顺序依次对各轴数据进行数据处理，该步骤s303可
以包括：
94.s3031、确定飞行汽车在本体坐标系(b系)下的第一速度增量序列v1b。
95.利用已获取的imu加速度计的加速度数据，每隔t1时间(如0.1秒)通过积分计算方式计算一个本体坐标系(b系)下的速度增量。其中的积分计算方式，可以采用相关技术的积分算法，本技术对此不加以限定。
96.假设m为速度增量的个数，第i个速度增量vi为：
97.(v
ix
，v
iy
，v
iz
)
t
，i＝1，...，m
98.其中m为大于1的自然数，公式中右上角的t表示转置，v
ix
表示x轴的速度增量，v
iy
表示y轴的速度增量，v
iz
表示z轴的速度增量。
99.将第一预设时长例如3分钟内确定的速度增量组合在一起，获得第一速度增量序列v1b，其形式如下所示：
[0100][0101]
s3032、确定飞行汽车在导航坐标系(n系)下的第二速度增量序列v2n。
[0102]
利用其他导航设备的导航数据，每隔t2时间(如0.1秒)通过速度推算方式计算一个导航坐标系(n系)下的速度增量。其中的速度推算方式，可以采用相关技术的推算算法，本技术对此不加以限定。
[0103]
假设m为速度增量的个数，第i个速度增量vi为：
[0104]
(v
ix
，v
iy
，v
iz
)
t
，i＝1，...，m
[0105]
其中m为大于1的自然数，公式中右上角的t表示转置，v
ix
表示x轴的速度增量，v
iy
表示y轴的速度增量，v
iz
表示z轴的速度增量。
[0106]
将第二预设时长例如3分钟内确定的速度增量组合在一起，获得第二速度增量序列v2n。
[0107]
其中，v2n的形式如下：
[0108][0109]
需要明确的是，利用imu加速度计的加速度数据过程中描述的t1时间和本处的t2时间可能不一样，具体取值可以由设备输出频率来确定，但可以通过插值的方式实现对齐。具体的插值方式可以采用相关技术的插值算法，本技术对此不加以限定。
[0110]
s3033、对在本体坐标系(b系)下的第一速度增量序列v1b进行第一矩阵变换，获得在载体坐标系(v系)下的第三速度增量序列v1。
[0111]
对第一速度增量序列v1b，进行cbv矩阵变换，获得载体坐标系(v系)下的第三速度增量序列v1：
[0112]
v1＝cbv*v1b
[0113]
其中，变换矩阵由回归系数按照cbv＝a1*cbv进行增量更新获得，其中cbv为变换矩阵，初始的变换矩阵cbv为单位阵a0，a1是回归系数变换矩阵。也就是说，将第一速度增量序列v1b与变换矩阵cbv相乘，得到第三速度增量序列v1。
[0114]
变换矩阵cbv初值如下所示：
[0115][0116]
s3034、对在导航坐标系(n系)下的第二速度增量序列v2n进行第二矩阵变换，获得在载体坐标系(v系)下的第四速度增量序列v2。
[0117]
对第二速度增量序列v2n，进行第二矩阵变换也即进行坐标系转换，获得在载体坐标系(v系)下的第四速度增量序列v2，其中变换矩阵由姿态角(γ、θ、ψ)推出，姿态角数据可以从陀螺仪等设备得到。
[0118][0119][0120]
也就是说，将第二速度增量序列v2n与变换矩阵相乘，得到第四速度增量序列v2。
[0121]
s3035、将在载体坐标系(v系)下的第三速度增量序列v1与在载体坐标系(v系)下的第四速度增量序列v2按预设模型进行线性回归分析，得到三轴的回归系数。
[0122]
进行线性回归分析，假设线性回归分析模型为：
[0123]
v2＝a*v1+b
[0124]
其中，a为回归系数；b为常数项，可以根据经验取值。
[0125]
即：将回归系数a与第三速度增量序列v1相乘后，与常数项进行相加运算，得到第四速度增量序列v2。
[0126]
通过计算得到回归系数a，设i＝1,2,3分别表示x轴、y轴、z轴三个轴，则有：
[0127]ai
＝(a
i1
，a
i2
，a
i3
)
[0128]
其中，a
i1
，a
i2
，a
i3
，表示回归系数a中对应的元素。i＝1时，a1表示x轴的回归系数；i＝2时，a2表示y轴的回归系数；i＝3时，a3表示z轴的回归系数。
[0129]
回归系数在回归方程中表示自变量对因变量影响大小的参数。
[0130]
s304、组合三轴的回归系数，得到回归系数变换矩阵。
[0131]
组合三轴的回归系数系数，可以得到回归系数变换矩阵a1，其形式如下：
[0132][0133]
其中a1表示x轴的回归系数，a2表示y轴的回归系数，a3表示z轴的回归系数。a
11
，a
12
，a
13
，a
21
，a
22
，a
23
，a
31
，a
32
，a
33
是回归系数变换矩阵a1对应的元素。
[0134]
s305、判断回归系数变换矩阵是否收敛，如果是收敛，进入s306，如果不收敛，返回s303。
[0135]
其中，判断回归系数变换矩阵a1是否收敛，即判断a1是否接近稳定不变。
[0136]
其中，可以通过计算差值diff＝mean(|a1*v1-v2|)来判断当前计算的diff与上一次计算的diff是否接近不变，其中mean是均值函数。
[0137]
也就是说，按预设函数例如均值函数确定第三速度增量序列v1与第四速度增量序列v2的差值，判断当前确定的差值与上一次确定的差值相比所得到的差值是否小于预设值。其中，可以是将回归系数变换矩阵a1与第三速度增量序列v1相乘后，再减去第四速度增量序列v2，将得到的差值取绝对值，然后用均值函数进行计算得到差值diff。
[0138]
若当前计算的diff与上一次计算的diff有变化，即两者相比的差值大于或等于预设值，则表示不收敛，返回s303继续迭代；若当前计算的diff与上一次计算的diff是接近不变，即两者相比的差值小于预设值则表示收敛，进入s306，继续进行处理。其中预设值可以根据经验取值，例如可以取0.1-0.5之间的取值。
[0139]
需说明的是，此处判断是否收敛的方法并不仅限于此一种，该处只是一个示例，只要能判断回归系数变换矩阵a1各项接近稳定不变的其他方法，也适用于本技术方案。
[0140]
s306、根据imu安装角旋转矩阵和回归系数变换矩阵，反向求解得到imu安装角。
[0141]
根据最终的回归系数变换矩阵a1，按照安装角旋转矩阵形式反向求解得到imu安装角rpy(横滚角γ、俯仰角θ、偏航角ψ)。其中，
[0142][0143][0144]
其中，a
32
，a
33
，a
31a21
，a
11
为回归系数变换矩阵a1对应的元素。
[0145]
从该实施例可以发现，本技术是将imu数据结合其他导航数据来标定imu安装角，分别得到imu输出的速度和其他导航设备输出的速度，然后进行线性回归分析，得到回归系数变换矩阵，利用理论上的imu安装角旋转矩阵和得到的回归系数变换矩阵，反向求解得到imu安装角，从而更简单及更准确地实现飞行汽车的imu安装角的标定。
[0146]
与前述应用功能实现方法实施例相对应，本技术还提供了一种imu安装角标定装置、电子设备及相应的实施例。
[0147]
图5是本技术实施例示出的飞行汽车的imu安装角标定装置的结构示意图。
[0148]
参见图5，一种飞行汽车的imu安装角标定装置50，包括：数据获取模块51、速度增量序列模块52、矩阵变换模块53、回归分析模块54、安装角确定模块55。
[0149]
数据获取模块51，用于获取飞行汽车按预设运动轨迹飞行后的imu的加速度数据和imu外的其他导航设备的导航数据。
[0150]
速度增量序列模块52，用于分别根据加速度数据和导航数据，确定飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列；
[0151]
矩阵变换模块53，分别对飞行汽车在本体坐标系和导航坐标系的速度增量序列进行矩阵变换，对应得到飞行汽车在载体坐标系的速度增量序列；
[0152]
回归分析模块54，用于将对应得到的飞行汽车在载体坐标系的速度增量序列，按预设模型进行线性回归分析，确定回归系数变换矩阵；
[0153]
安装角确定模块55，用于根据imu安装角旋转矩阵和回归系数变换矩阵，确定imu安装角。
[0154]
本技术的imu安装角标定装置，结合了imu的加速度数据和其他导航设备的导航数据一起处理，分别得到imu输出的速度和其他导航设备输出的速度，然后进行线性回归分析，得到回归系数变换矩阵，利用理论上的imu安装角旋转矩阵和得到的回归系数变换矩阵，就可以反向求解得到imu安装角，从而更简单及更准确地实现飞行汽车的imu安装角的标定。
[0155]
图6是本技术另一实施例示出的飞行汽车的imu安装角标定装置的结构示意图。
[0156]
参见图6，一种飞行汽车的imu安装角标定装置50，包括：数据获取模块51、速度增量序列模块52、矩阵变换模块53、回归分析模块54、安装角确定模块55。
[0157]
其中，速度增量序列模块52包括：第一速度增量序列子模块521、第二速度增量序列子模块522。
[0158]
第一速度增量序列子模块521，用于根据加速度数据，确定飞行汽车在本体坐标系下的第一速度增量和第一速度增量序列；
[0159]
第二速度增量序列子模块522，用于根据其他导航设备的导航数据，确定飞行汽车在导航坐标系下的第二速度增量和第二速度增量序列。
[0160]
其中，矩阵变换模块53包括：第一矩阵变换子模块531、第二矩阵变换子模块532。
[0161]
第一矩阵变换子模块531，用于根据第一速度增量序列进行第一矩阵变换，得到飞行汽车在载体坐标系下的第三速度增量序列；
[0162]
第二矩阵变换子模块532，用于根据第二速度增量序列进行第二矩阵变换，得到飞行汽车在载体坐标系下的第四速度增量序列。
[0163]
回归分析模块54，将第三速度增量序列与第四速度增量序列按预设模型进行线性回归分析，确定回归系数变换矩阵。
[0164]
安装角确定模块55，可以在判断出回归系数变换矩阵收敛后，根据imu安装角旋转矩阵和回归系数变换矩阵，确定imu安装角。
[0165]
其中，判断回归系数变换矩阵a1是否收敛，即判断a1是否接近稳定不变。例如，可
以通过计算差值diff＝mean(|a1*v1-v2|)来判断当前计算的diff与上一次计算的diff是否接近不变，其中mean是均值函数。也就是说，按预设函数例如均值函数确定第三速度增量序列v1与第四速度增量序列v2的差值，判断当前确定的差值与上一次确定的差值相比所得到的差值是否小于预设值。其中，可以是将回归系数变换矩阵a1与第三速度增量序列v1相乘后，再减去第四速度增量序列v2，将得到的差值取绝对值，然后用均值函数进行计算得到差值diff。若当前计算的diff与上一次计算的diff有变化，即两者相比的差值大于或等于预设值，则表示不收敛；若当前计算的diff与上一次计算的diff是接近不变，即两者相比的差值小于预设值则表示收敛。其中预设值可以根据经验取值，例如取0.1-0.5之间的取值。
[0166]
本技术还提供一种飞行汽车，包括如图5或图6中的imu安装角标定装置50。
[0167]
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不再做详细阐述说明。
[0168]
图7是本技术实施例示出的电子设备的结构示意图。该电子设备例如可以是飞行汽车但不局限于此。
[0169]
参见图7，电子设备1000包括存储器1010和处理器1020。
[0170]
处理器1020可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0171]
存储器1010可以包括各种类型的存储单元，例如系统内存、只读存储器(rom)和永久存储装置。其中，rom可以存储处理器1020或者计算机的其他模块需要的静态数据或者指令。永久存储装置可以是可读写的存储装置。永久存储装置可以是即使计算机断电后也不会失去存储的指令和数据的非易失性存储设备。在一些实施方式中，永久性存储装置采用大容量存储装置(例如磁或光盘、闪存)作为永久存储装置。另外一些实施方式中，永久性存储装置可以是可移除的存储设备(例如软盘、光驱)。系统内存可以是可读写存储设备或者易失性可读写存储设备，例如动态随机访问内存。系统内存可以存储一些或者所有处理器在运行时需要的指令和数据。此外，存储器1010可以包括任意计算机可读存储媒介的组合，包括各种类型的半导体存储芯片(例如dram，sram，sdram，闪存，可编程只读存储器)，磁盘和/或光盘也可以采用。在一些实施方式中，存储器1010可以包括可读和/或写的可移除的存储设备，例如激光唱片(cd)、只读数字多功能光盘(例如dvd-rom，双层dvd-rom)、只读蓝光光盘、超密度光盘、闪存卡(例如sd卡、min sd卡、micro-sd卡等)、磁性软盘等。计算机可读存储媒介不包含载波和通过无线或有线传输的瞬间电子信号。
[0172]
存储器1010上存储有可执行代码，当可执行代码被处理器1020处理时，可以使处理器1020执行上文述及的方法中的部分或全部。
[0173]
此外，根据本技术的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本技术的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。
[0174]
或者，本技术还可以实施为一种计算机可读存储介质(或非暂时性机器可读存储
介质或机器可读存储介质)，其上存储有可执行代码(或计算机程序或计算机指令代码)，当可执行代码(或计算机程序或计算机指令代码)被电子设备(或服务器等)的处理器执行时，使处理器执行根据本技术的上述方法的各个步骤的部分或全部。
[0175]
以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。