車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的方法。包括：利用加速度計(jì)和磁力計(jì)，建立MEMS坐標(biāo)與地理坐標(biāo)系之間的相對(duì)關(guān)系；在導(dǎo)航過程中，根據(jù)陀螺的輸出，獲得姿態(tài)矩陣；根據(jù)所述姿態(tài)矩陣，獲得MEMS坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣?yán)肕EMS坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣將MEMS加速度計(jì)輸出的加速度轉(zhuǎn)換至地理坐標(biāo)的加速度；根據(jù)全球定位系統(tǒng)GPS輸出的GPS的東向速度和車輛速度VR，獲得相對(duì)航向角根據(jù)所述相對(duì)航向角，地理坐標(biāo)系向車體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣在得到和的計(jì)算方法后，可通過矩陣連乘的方法得到MEMS坐標(biāo)與車體坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換矩陣根據(jù)所述MEMS坐標(biāo)與車體坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換矩陣將所有MEMS陀螺和加速度計(jì)的輸出轉(zhuǎn)換到車體坐標(biāo)系中。
【專利說明】車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著傳感器技術(shù)和信息處理技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)加速度的檢測(cè)在汽車保險(xiǎn)領(lǐng)域應(yīng)用程度不斷深化，對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的加速度矢量測(cè)量精度需求不斷提升。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)加速度的檢測(cè)，一般采用即插即用的車載設(shè)備，該設(shè)備中包括MEMS加速度計(jì)和陀螺儀，受安裝位置尺寸等方面的限制，該車載設(shè)備的安裝具有較大的隨機(jī)性安裝問題。目前市場(chǎng)上的現(xiàn)有產(chǎn)品沒有對(duì)隨機(jī)安裝位置進(jìn)行處理，直接采集MEMS三軸加速度計(jì)測(cè)量的合成標(biāo)量信息，無法識(shí)別出在車輛前進(jìn)方向、橫向、天向三維坐標(biāo)系統(tǒng)中各軸向加速度，對(duì)于駕駛者的駕駛行為無法準(zhǔn)確進(jìn)行評(píng)估。
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在檢測(cè)車輛運(yùn)動(dòng)加速度的不足，即不管OBD接口位置和方向如何，都能保證MEMS組件的測(cè)量軸與車輛方向保持一致，否則就會(huì)產(chǎn)生誤差，而影響車輛姿態(tài)判定結(jié)果。
[0005]有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法。
[0007]本發(fā)明的車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法，包括:
[0008]利用加速度計(jì)和磁力計(jì)，建立MEMS坐標(biāo)與地理坐標(biāo)系之間的相對(duì)關(guān)系；
[0009]在導(dǎo)航過程中，根據(jù)陀螺的輸出，對(duì)姿態(tài)進(jìn)行更新，獲得姿態(tài)矩陣；
[0010]根據(jù)所述姿態(tài)矩陣，獲得MEMS坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣C=;
[0011]利用MEMS坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣C=將MEMS加速度計(jì)輸出的加速度wf (a = x\y,z)轉(zhuǎn)換至地理坐標(biāo)的加速度；
[0012]根據(jù)全球定位系統(tǒng)GPS輸出的GPS的東向速度Ffw和車輛速度獲得相對(duì)航向角-WS ;
[0013]根據(jù)所述相對(duì)航向角，地理坐標(biāo)系向車體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣；
[0014]在得到C|和的計(jì)算方法后，可通過矩陣連乘的方法得到MEMS坐標(biāo)與車體坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換矩陣Cfi ；
[0015]根據(jù)所述MEMS坐標(biāo)與車體坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換矩陣Cft，將所有MEMS陀螺和加速度計(jì)的輸出轉(zhuǎn)換到車體坐標(biāo)系中。
[0016]進(jìn)一步的，所述在導(dǎo)航過程中，根據(jù)陀螺的輸出，對(duì)姿態(tài)進(jìn)行更新，獲得姿態(tài)矩陣，具體包括:根據(jù)陀螺的輸出，對(duì)姿態(tài)進(jìn)行更新，獲得姿態(tài)矩陣

【權(quán)利要求】
1.一種車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，包括: 利用加速度計(jì)和磁力計(jì)，建立MEMS坐標(biāo)與地理坐標(biāo)系之間的相對(duì)關(guān)系； 在導(dǎo)航過程中，根據(jù)陀螺的輸出，對(duì)姿態(tài)進(jìn)行更新，獲得姿態(tài)矩陣； 根據(jù)所述姿態(tài)矩陣，獲得MEMS坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣C=； 利用MEMS坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣將MEMS加速度計(jì)輸出的加速度 (a = X，J，z)轉(zhuǎn)換至地理坐標(biāo)的加速度； 根據(jù)全球定位系統(tǒng)GPS輸出的GPS的東向速度Ifw和車輛速度\，獲得相對(duì)航向角Wsb * 根據(jù)所述相對(duì)航向角，地理坐標(biāo)系向車體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣Cl.在得到和0的計(jì)算方法后，可通過矩陣連乘的方法得到MEMS坐標(biāo)與車體坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換矩陣C=； 根據(jù)所述MEMS坐標(biāo)與車體坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換矩陣CJ，將所有MEMS陀螺和加速度計(jì)的輸出轉(zhuǎn)換到車體坐標(biāo)系中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述在導(dǎo)航過程中，根據(jù)陀螺的輸出，對(duì)姿態(tài)進(jìn)行更新，獲得姿態(tài)矩陣，具體包括:根據(jù)陀螺的輸出，對(duì)姿態(tài)進(jìn)行更新，獲得姿態(tài)矩陣:
其中，初始姿態(tài)四元數(shù)q°，qUW，
q0 = cos ( ψ/2) cos ( θ /2) cos ( gamma /2) +sin ( ψ/2) sin ( θ /2) sin ( gamma /2),
q1 = cos (ψ/2) sin ( Θ /2) cos ( gamma /2) +sin ( ψ/2) cos ( Θ /2) sin ( gamma /2),
q2 = cos (ψ/2) cos ( Θ /2) sin ( gamma /2) -sin ( ψ/2) sin ( Θ /2) cos ( gamma /2),
q3 = cos (ψ/2) sin ( Θ /2) sin ( gamma /2) -sin ( Ψ/2) cos ( Θ /2) cos ( gamma /2), 其中，θ, gamma, ψ分別表示俯仰角、橫滾角和航向角，
δ θ。表示俯仰角的平均值，δ θχ，δ 0y，δ θζ分別表示俯仰角的X軸，y軸和Z軸的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述MEMS坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣(t'具體為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1的車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述利用MEMS坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣將MEMS加速度計(jì)輸出的加速度 (? = Λ%.ν,ζ)轉(zhuǎn)換至地理坐標(biāo)的加速度，具體包括: 通過下述公式
加速度計(jì)輸出的加速度 (β = Λ*, V,z)轉(zhuǎn)換J Lh^J.至地理坐標(biāo)的加速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述相對(duì)


(.露,?,ΤΧ \航向角具體
，其中，?表示GPS的東向速度，Vk表示車輛。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述根據(jù)所述相對(duì)航向角，地理坐標(biāo)系向車體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣c;
7.根據(jù)權(quán)利要求1的車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換矩陣Cl具體為Cbm =Chs -Cl ?其中為地理坐標(biāo)系向車體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣；C〗表示MEMS坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，C?表示MEMS坐標(biāo)系向車體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的車輛運(yùn)動(dòng)加速度檢測(cè)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述根據(jù)所述轉(zhuǎn)換矩陣Ci，將所有MEMS陀螺和加速度計(jì)的輸出轉(zhuǎn)換到車體坐標(biāo)系，具體為
其中，V ηζ I/分別表示車體橫向、前向、天向加速度。
【文檔編號(hào)】G01C21/16GK104198765SQ201410470169
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】田雨農(nóng), 李剛, 周秀田 申請(qǐng)人:大連樓蘭科技股份有限公司