专利名称：用于校准车辆导航系统的动态参数的装置及方法
用于校准车辆导航系统的动态参数的装置及方法公开领域本公开的各方面一般涉及车辆导航系统，尤其涉及校准与航位推算(DR)定位相关联的动态参数的改进的车辆导航系统及方法。背景现代车辆导航系统可生成并显示实时定位和方向信息以辅助驾驶员。此类系统还能为紧急服务提供者提供危急定位信息。许多现代车辆导航系统可使用诸定位系统的组合以提高精确性和稳健性。例如，此类系统可使用基于传感器的航位推算(DR)以桥接全球定位系统(GPS)间隙。航位推算导航系统可以基于两种普通传感器类别。第一种类别可包括惯性运动传感器(IMU)，诸如举例而言，加速计和陀螺仪。该类别中的传感器不仅在车辆导航系统中有用，还可用于其他车辆子系统中，诸如稳定性控制系统。第二种传感器类别可包括轮速传感器(WSS)(也称为车轮记号传感器)和车辆里程计。这些传感器可被包括于防抱死制动系统中以供检测车轮打滑和滑行。这两种类别的传感器可产生能由车辆导航系统通过到这些传感器自身、或到包含传感器数据的车辆数据总线的有线和/或无线连接来访问。与DR定位系统相关联的、可能难以缓解的误差是由车辆操纵和/或车辆在非水平表面上行驶而引起的动态误差。在这些情形中，由于车辆的悬架和轮胎弹性的复合效应，车身可能相对于道路表面旋转，导致惯性传感器失准并由此误解读它们的数据。轮胎弹性自身可造成又一 DR误差，因为在DR系统中纳入轮速传感器和车辆里程计信号通常需要关于每个轮胎半径的准确知识。轮胎半径的未知变化可能导致所计算出的行进距离和转角中的误差。在与安全相关的另一车辆应用中，WSS数据还可用于漏气轮胎检测。当(可使用GPS校准的)轮胎半径突然显著地收缩时，它可能是对漏气轮胎的指示。就DR定位而言，应当准确地知悉轮胎半径以获得可靠结果。取决于道路表面取向(即道路纵断面)和车辆操纵，车辆悬架可以要么向侧面侧倾、要么是头部向上/向下倾斜、要么是这两者。此运动通常可伴随有由轮胎大小变化造成的车身旋转，因此总的车身取向改变将是由悬架偏移和轮胎变形造成的两种旋转的总和。如以上所提及的，轮胎半径改变自身对于基于车轮记号的DR和漏气轮胎检测可能是非常重要的。这些效应的具体示例在

图1-4中解说并在以下更为详细地描述。图1解说了与在平坦道路表面上行进时的左转相关联的车辆动态的示例100。车辆105的背面被示出，并示出在此操纵期间发生的车辆侧倾和轮胎变形。在左转期间，关于质心110的“惯性”离心力(车辆质量乘以向心加速度，图1中示为的转矩使得车辆向右(乘客)侧侧倾。该力使得右轮胎130相对于左轮胎125压缩，并且右侧的悬架120相对于左侧的悬架115压缩。图2解说了与在侧斜道路表面上行进的车辆105相关联的动态的示例200。再次，车辆105的背部被示出，并示出车辆随着它在侧斜道路上直行而向右侧倾斜。由重力加速度引起的转矩(m#)将使得车辆倾斜，由此导致右轮胎130相对于左轮胎125压缩，并且右侧的悬架120相对于左侧的悬架115压缩。相应地，在两个示例100和200中，右车轮130半径将收缩并且左车轮125半径将增加，并且悬架将顺时针偏斜。图3解说了与在平坦道路表面上加速前进的车辆105相关联的动态的示例300。车辆105的乘客侧被示出，并示出在此操纵期间发生的车辆仰俯和轮胎变形。具体而言，前向加速度使得车辆105头朝上旋转，从而增加后轮胎330上的载重以补偿“惯性”力(车辆质量乘以前向加速度，图3中示为的转矩。惯性力(-ma)将使得后悬架315收缩并且前悬架310扩展，由此导致造成正仰俯旋转的偏斜悬架。该力还将使得两个后车轮330的半径收缩并且两个前车轮305的半径扩展，由此促成车辆仰俯旋转。图4解说了与沿着斜坡道路表面上坡行进的车辆105相关联的动态的示例400。该斜坡使得车辆关于其质心110旋转，由此导致使得车辆仰俯和轮胎变形，类似于以上在图3中所描述的。此处，由重力加速度引起的力(-OTg)导致后悬架315收缩并且前悬架310扩
展，由此再次造成正仰俯旋转。该力还将使得两个后车轮330的半径收缩并且两个前车轮305的半径扩展，由此再次促成车辆仰俯旋转。如可从以上所述示例所见，不同类型的车辆操纵可导致各种动态误差，这些动态误差可影响WSS和IMU两种传感器的准确性。因为这些误差会不利地影响到DR定位的准确性，因此期望校准此类传感器提供的数据以提高车辆导航系统的准确性。概述各示例性实施例针对用于校准车辆导航系统的动态参数的系统和方法。在一个实施例中，给出了一种用于校准车辆导航系统内的距离传感器的方法。该方法可包括确定车辆的参考位置数据可用，以及测量该车辆的复合加速度。该方法可进一步包括基于轮速传感器数据生成距离和转角数据、基于独立的位置数据计算距离和转角误差、以及将这些距离和转角误差与复合加速度相关联。在另一实施例中，该方法可进一步包括使用轮速传感器确定距离和转角数据，测量复合前向和横向加速度，确定校准数据可用，基于所测量的复合加速度确定距离和转角校正，以及向距离和转角数据应用距离和转角校正。在另一个实施例中，给出了一种用于校准车辆导航系统内的距离传感器的装置。该装置可包括加速计；参考位置确定系统；至少两个轮速传感器；耦合至该加速计、该至少两个轮速传感器、和该参考位置确定系统的处理器；以及耦合至该处理器的存储器。该存储器存储使得处理器执行以下动作的指令从该加速计接收该车辆的所测量的复合加速度，确定该复合加速度何时是基本恒定的，基于该轮速传感器计算距离和转角数据，基于由独立的位置确定系统提供的数据来生成距离和转角误差，从该加速计接收复合加速度，以及将该距离和转角误差与该复合加速度相关联。在另一实施例中，给出了一种用于校准车辆导航系统内的惯性导航传感器的方法。该方法可包括确定参考位置数据和惯性导航系统(INS)数据，以及将IMU与该车辆对准。该方法可进一步包括将该IMU与地球固定坐标系对准，计算相对于水平面的车辆对准；以及确定与该车辆相关联的距离传感器的校准参数。在另一实施例中，给出了一种用于校准驻留在车辆内的导航系统内的惯性传感器的装置。该装置可包括加速计、至少两个距离传感器、包括惯性测量单元(MU)的车辆惯性导航系统(INS)、处理器，该处理器耦合至该加速计、该至少两个距离传感器、和该INS。还包括耦合至处理器的存储器，其中该存储器存储使得处理器确定参考位置数据和INS数据并将该MU与该车辆对准的指令。这些指令还进一步使得处理器将该MU与地球固定坐标系对准，计算相对于水平面的车辆对准；确定这至少两个距离传感器的校准参数，使用距离传感器来测量数据；以及向所测量的距离数据应用校准参数。附图简要说明给出附图以帮助描述各实施例，并且提供这些附图仅仅是为了解说各实施例而非对其进行限制。图1是解说与平坦道路表面上的左转相关联的车辆动态的示例的绘图。图2是解说与沿着侧斜道路表面行进相关联的车辆动态的示例的绘图。图3是解说与前向加速度相关联的车辆动态的示例的绘图。图4是解说与沿着斜坡道路表面行进相关联的车辆动态的示例的绘图。图5是示出轮速传感器(WSS)校准和补偿系统的实施例的框图。图6A和6B是例示图6中所示WSS校准和补偿系统中使用的组件选集的车辆安置的示图。图7是示出移动设备内实现的轮速传感器(WSS)校准和补偿系统的实施例的框图。图8A和8B是例示图7中所示WSS校准和补偿系统中使用的组件选集的车辆安置的示图。图9是解说示例性WSS校准过程的流程图。图10是解说示例性WSS补偿过程的流程图。图11是示出惯性测量单元(IMU)校准和补偿系统的实施例的框图。图12A和12B是例示图11中所示IMU校准和补偿系统中使用的组件选集的车辆安置的不图。图13是解说示例性IMU校准/校正过程的流程图。具体描述实施例的诸方面在以下针对此类实施例的描述和相关示图中得到公开。可以设计替换实施例而不会脱离本发明的范围。另外，这些实施例中所使用和应用的众所周知的要素将不被详细描述或将被省去以免湮没相关细节。措辞“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何实施例不必被解释为优于或胜过其他实施例。同样，术语“实施例”并不要求所有实施例都包括所讨论的特征、优点、或工作模式。如本文中所使用的，术语复合加速度可以是与“惯性”力(如以上所例示的)和重力分量的向量和相对应的测得量。应当认识到，本文中给出的各实施例有利地无需分离这些分量就能用于执行IMU或WSS校准，因为这两种力对所校准的参数具有共同影响。本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而并不旨在限定各实施例。如本文所使用的，单数形式的“一”、“某”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将理解，术语“包括”、“具有”、“包含”和/或“含有”在本文中使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、要素、和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、组件和/或其群组的存在或添加。此外，许多实施例是根据将由例如计算设备的元件执行的动作序列来描述的。将可认识到，本文中所描述的各种动作能由专用电路(例如，专用集成电路(ASIC))、由正被一个或多个处理器执行的程序指令、或由这两者的组合来执行。另外，本文中所描述的这些动作序列可被认为是完全体现在任何形式的计算机可读存储介质内，其内存储有一经执行就将使相关联的处理器执行本文所描述的功能性的相应计算机指令集。因此，各种方面可以数种不同形式来实施，所有这些形式都已被构想成在所要求保护的主题内容的范围内。另夕卜，对于本文中所描述的每个实施例，任何此类实施例的对应形式可在本文被描述为例如“配置成执行所描述的动作的逻辑”。本公开的各实施例针对校准和补偿动态DR误差，这些动态DR误差包括由总车身旋转引起的頂U误差、由轮胎半径改变引起的WSS误差。在其他实施例中，WSS校准还可用于漏气轮胎检测。误差校准和补偿可使用定位于相对于车身固定的位置中的加速计来完成。该加速计将测量图1-4的描述中阐述的两种类型的力(即因车辆加速度造成的“惯性”力以及因道路和车辆倾斜造成的重力两者)的总和。这是因为使得车身旋转和轮胎变形的转矩被定义为等于力乘以其相关联的杠杆臂。在车辆动态情景中，力分量——横轴或前向轴上的重力投影、和惯性分量——被应用于车辆质心，由此杠杆臂将在行驶期间保持恒定。相应地，车身旋转和轮胎变形将取决于总(重力+惯性)力。事实上，在许多情形中，该依存关系可能是明确的车身旋转和轮胎变形可以是直接与力成正比，尽管出于本公开实施例的目的它们不需要这样。然而，动态(惯性和重力)力分量可以是使用加速计观察得到的，因为它们将导致加速计励磁与总力成正比。因此，加速计将测量车身旋转和轮胎变形的原因，车身旋转和轮胎变形将进而导致导航系统误差。相应地，校准这些误差可使用加速计信号来执行。校正由动态力引起的导航误差可能需要车身架中的加速计信号分量——即前向(纵向)和横向分量——的知识。如将在以下更详细讨论的，相对于车架的前向加速计测量可被用于距离校正，并且横向加速计测量可被用于方向(转角)校正。因为加速计通常可按任意取向被安装在车辆中，因此传感器取向应当是事先已知或校准的，从而横向和前向加速度分量可从加速计的各分量轴计算出来。此类取向校准技术是本领域公知的，并且可依赖于其他传感器或者卫星定位系统(SPS)(诸如举例而言GPS)的可用性。因此，此处不需要给出加速计的取向校准的细节。轮谏传感器校准和补偿图5是示出用于WSS校准和补偿的系统500的实施例的框图。系统500可包括处理器505和相关联的存储器510、加速计530、参考位置确定系统535、轮速传感器540、和可选的车辆惯性导航系统(INS) 545 (其中虚线指示它在此实施例中是可选的)。图5的框图中所解说的各种子系统和功能被不为以意图表不这些各种子系统和功能被起作用地耦合在一起的方式被连接在一起。这些互连可以是能使用不同物理层来实现的专用和/或共享连接。例如，由轮速传感器540提供的数据可经由到传感器自身、或到包含传感器数据的车辆数据总线的有线和/或无线连接被提供给处理器。本领域技术人员将认识到，可按需提供并适配其他连接、机制、特征、功能等以可操作地耦合并配置构成该WSS校准和校正系统的组件和子系统。此外，还认识到，图5的示例中所解说的这些子系统或功能中的一个或多个可被进一步细分，或者图5中所解说的这些特征或功能中的两个或更多个可被组合。
进一步参照图5，处理器505可利用存储器510来存储程序执行指令和数据。存储器510可被整合到处理器505自身中、可驻留在使用系统总线互连的分开的封装中、或者这两者的组合。由存储器510存储以供处理器505执行的程序指令可包括位置确定模块515、复合加速度校准模块520、和距离/航向校正模块525。复合加速度校准模块520利用由加速计530、轮速传感器540、和参考位置确定系统535提供的输入来生成校准信息，该校准信息可被用来校正由轮速传感器540提供的后续数据。说明此功能性的细节将在本公开的后续部分中提供。可选地，车辆INS545可提供附加的位置和/或加速度数据，此附加的位置和/或加速度数据可被用来提高该校准过程的准确性和/或效率。距离/航向校正模块525可将该校准信息应用到由轮速传感器540产生的数据。这可以在使用轮速传感器数据来进行航位推算定位之前补偿该轮速传感器数据的动态误差(例如轮胎半径变化)，由此提高DR定位准确性。位置确定模块515可从各种各样的定位子系统接收输入以提供所有行驶情景中的最准确的位置解。在一个实施例中，位置确定模块515可混合来自参考位置确定系统535的输入和经补偿的轮速传感器数据。如以下将更详细描述的，参考位置确定系统535可以是基于卫星定位系统(SPS)的。当SPS定位信号(例如因为密集市区环境中的障碍物)不可用时，DR定位可被用来填补SPS覆盖间隙。当采用DR定位时，在WSS数据被位置确定模块515使用前被距离/航向校正模块525补偿能提高准确性。此外，在一些实施例中，DR定位可选地可将WSS数据与由车辆INS545提供的信息组合。进一步参照图5，加速计530可以是任何类型的能测量至少两个轴的加速度的常规加速计。加速计可以是专用单元，或者是可在车辆中用于其他功能性的现有单元。例如，加速计通常可在稳定性控制系统中找到，并且这些加速计可用作主加速计、或者与现有主加速计530结合来提高加速度准确性。此外，车载INS (例如可选的车辆INS545)中存在的加速计也可用作主加速计或补充加速计。如以上所提到的，由加速计530测量的加速度可以是具有惯性分量和重力分量两者的复合加速度。如图6A中所示，加速计530可被安装在车辆105的悬挂部分中，并且应当被定向成使它能独立地测量如图6B中所示的前向加速度和横向加速度两者。然而，对于WSS校准而言，加速计是被附着到车身上(如图6A中所示的是悬挂的)还是被附着到车架或轮轴上(非悬挂的)是无关紧要的，只要加速计530被稳固附着即可。例如，由于悬架弹性，图1和2中所示的车身向右侧倾的角度将比车架侧倾角更大。因此，放置在车身上的加速计530与放置在车架上的加速计530相比可产生更大的侧倾信号。然而，力口速计输出与车轮半径改变之间的比率在任一种配置中均可被准确地校准和校正，仅仅是被校准的参数值(比如加速度与轮胎半径改变之间的比率)将取决于加速计安置而不同。WSS校准和校正系统500还可在航位推算期间车辆中质量重分配的(较不频繁)情形(诸如乘客在DR中间在后座上从左边移动到右边)中提高导航准确性。作为该运动的后果，车辆将向右侧倾，加速计可感测此运动，并且WSS系统500将计算传感器失准校正、连同由右轮胎的尺寸减小引起的WSS校正。然而，在此情形中，这些结果可能不如用重力/惯性力的那些结果那么准确，因为WSS校准系统将使用可能不太精准的旧校准参数，因为这些旧校准参数是较早针对(影响车辆动态的)不同质量分布来测量的。参考位置确定系统535可向处理器505提供准确的位置信息，该位置信息可用作“参考”位置以供在复合加速度校准模块520中计算距离和转角误差。参考位置确定系统535可以是卫星定位系统(SPS)和/或地图匹配系统。当该系统利用SPS时，它可利用接收机使用常规技术从多个由SPS卫星102发射的信号中提取位置。如图6A中所示，SPS单元535可被放置于车辆中，并且能使用外部安装的天线615和/或内部天线(未示出)来接收信号。本文中所描述的WSS校准和校正系统500可与各种卫星定位系统联用，这些卫星定位系统通常包括发射机的系统，这些发射机被放置为使得各实体能至少部分地基于接收自这些发射机的信号来确定它们在地球上或地球上方的位置。此类发射机通常发射用具有设定数目个码片的重复伪随机噪声(PN)码作标记的信号，并且可位于基于地面的控制站、用户装备和/或空间飞行器上。在特定示例中，此类发射机可位于环地轨道卫星飞行器(SV)上。例如，诸如全球定位系统(GPS)、Galileo (伽利略)、Glonass (格洛洛斯)或Compass (北斗)之类的全球导航卫星系统(GNSS)的星座中的SV可发射用可与由该星座中其他SV所发射的PN码区分开的PN码(例如，如在GPS中那样对每颗卫星使用不同PN码或者如在Glonass中那样在不同频率上使用相同码)作标记的信号。根据某些方面，本文中给出的技术不限于全球SPS系统(例如，GNSS)。例如，可将本文中所提供的技术应用于或另行使之能在各种地区性系统中使用，诸如举例而言日本上空的准天顶卫星系统(QZSS)、印度上空的印度地区性导航卫星系统(IRNSS)、中国上空的北斗等，和/或可与一个或多个全球和/或地区性导航卫星系统相关联或另行使其能与之联用的各种扩增系统(例如，基于卫星的扩增系统(SBAS))。作为示例而非限定，SBAS可包括提供完整性信息、差分校正等的(诸)扩增系统，诸如举例而言，广域扩增系统(WAAS)、欧洲对地静止导航覆盖服务(EGN0S)、多功能卫星扩增系统(MSAS)、GPS辅助式Geo (对地静止)扩增导航或GPS和Geo扩增导航系统(GAGAN)和/或类似系统。。因此，如本文中所使用的，SPS可包括一个或多个全球和/或区域性导航卫星系统和/或扩增系统的任何组合，并且SPS信号可包括SPS信号、类SPS信号和/或与此一个或多个SPS相关联的其他信号。此外，参考位置确定系统535可与利用伪卫星或者卫星与伪卫星的组合的定位确定系统一起使用。伪卫星是广播被调制在L带(或其他频率)载波信号上的PN码或其他测距码(类似于GPS或CDMA蜂窝信号)的基于地面的发射机，该载波信号可以与GPS时间同步。每一个这样的发射机可以被指派唯一性PN码从而准许其被远程接收机标识。伪卫星在来自轨道卫星的GPS信号可能不可用的情景中是很有用的，诸如在隧道、矿井、建筑物、城市峡谷或其他封闭区域中。伪卫星的另一种实现被称为无线电信标。如本文中所使用的，术语“卫星”旨在包括伪卫星、伪卫星的等同物、以及还有可能有其他。如本文中所使用的，术语“SPS信号”旨在包括来自伪卫星或伪卫星的等效的类SPS信号。如以上所提到的，参考位置确定系统535还可使用地图匹配系统。此处，标准参考系中的道路网和/或坐标可被存储于地图数据库中以计算车辆位置。距离和航向信息可被提供来执行地图匹配，并且地图匹配可基于道路网和所存储数据来计算当前位置。参考位置确定系统可利用SPS和/或地图匹配技术，加上任何其他形式的可被组合来提高参考位置解的准确性的位置确定。标准地图匹配可被使用，其包括将SPS和/或DR位置估计指派给地图上的车道。进一步参照图5，WSS校准和校正系统500可包括轮速传感器540，后者可向处理器505提供指示轮速和/或车轮旋转计数(诸如举例而言，在车轮记号传感器中)的信号。如图6A中所示，后轮速传感器640可被用来提供关于每个后轮胎的独立数据，从而处理器505可计算行进的距离和转角两者以用于DR定位。此外，也可代替或补充于后轮传感器640而使用前轮速传感器650。每个轮速传感器可以是任何类型的能直接测量轮速(例如，磁阻/磁通传感器)和/或提供旋转计数值(例如，霍尔效应传感器)的已知传感器。如将在以下详细给出的，从轮速传感器推导出的信息的准确性可能受车轮半径的未知变化的不利影响。具体而言，这些误差可能与轮胎半径的改变(△轮胎半径)并由此与行进距离成正比。这些误差可使用下文给出的以下技术来补偿。在各种实施例中，从传感器640收集的来自左和右非转向(后)车轮的数据可被用 于导航。为了便于说明，以下公式是鉴于该配置来推导出的。然而，其他实施例也可利用前轮传感器650作为后轮传感器640的补充或代替。应当理解，这些等式可被简单地扩展到当来自所有四个车轮的数据可用于WSS校准和补偿系统500时的情形。当车轮旋转时，WSS540可(取决于传感器类型)每圈车轮旋转就输出固定数目个记号(脉冲)。车轮行进距离可计算为D=Cnt*2* Ji *R/N (I)其中，Cnt是WSS记号的数目，R是车轮半径(轮胎大小)，并且N是每圈车轮旋转的记号数目。当左和右轮速传感器数据两者均可用时，它们可被用来计算可使用以下等式表示的车辆距离和车辆航向改变。来自左和右车轮记号传感器的平均距离给出对车辆行进距离的估计车辆距离=(D_左 +D_ 右)/2 (2)其中，D_左和D_右分别是由公式(I)计算出的左车轮和右车轮行进的距离。每秒车辆距离给出了车辆速度。左车轮与右车轮之间的A距离给出了对车轮航向变化A 0的估计为A 0 = (D_ 左-D_ 右)/T (3)其中，T是两个车轮之间的距离(例如轮距)。每秒航向变化给出了车辆转向速率。公式(I)中所计算的车轮距离误差的主要来源可包括不准确的WSS输出、和车轮半径不确定性。不准确的车轮传感器输出计数Cnt (例如，记号数目)可能由车轮打滑或滑行、传感器噪声和量化误差、和/或其中某些类型的WSS检测不出低于某一速度水平的车轮旋转的传感器死区引起。车轮半径R不确定性通常由车轮半径(轮胎大小)随时间变动引起。车轮半径变化可因温度、海拔、气压改变、和/或胎面磨损而发生。在大多数情形(除了漏气轮胎情形之外)中，这些变化是相对较慢的并且当SPS定位数据可用时是可被校准的。如上所述，轮胎大小的较快变化可因车辆在加速、转弯或在非水平道路上行驶时的动态左/右或前/后车轮载重重新分配而发生。本文中给出的各实施例可能集中于因以上提到的车辆半径不确定性引起的基于WSS的车辆距离和A航向动态误差，该车辆半径不确定性是由车辆操纵和道路纵断面变化引起的。关于车轮半径对速度和航向准确性的影响的等式可如下推导。按照等式(I)，左(L)车轮距离0_左和右(R)车轮距离0_右可计算为D_ 左=CntL*2* n *RL_Asm/N (5)
D_ 右=CntR*2* n *RR_Asm/N，其中，RL_Asm和RR_Asm是车轮半径的假定值，其可表示为RL_Asm=RL_ 真 +RL_ 误差； (6)RR_Asm=RR_ 真 +RR_ 误差。 (7)如果半径已收缩但尚未被重新校准，RL_误差(左车轮半径误差)和RR_误差(右车轮半径误差)将为正，因为RL_Asm和RR_Asm将保持等于旧的较大半径值，尽管新的RL_真(左车轮真正半径)和RR_真(右车轮真正半径)现在将较小。按照以上给出的等式(2)、(3)、(6)和(7)，所估计的车辆距离将计算为
距离_ 估计=(CntL*2* n * (RL_ 真 +RL_ 误差)/N+CntR*2* n * (RR_ 真 +RR_ 误差)/N)/2 (8)A航向可表示为A 9 _ 估计=(CntL*2* n * (RL_ 真 +RL_ 误差)/N_CntR*2* n * (RR_ 真 +RR_ 误差)/N)/T。 (9)如公式(8)和(9)所示，因车轮半径误差引起的车辆距离和A航向误差可被表示为距离_ 误差=(CntL*2* *RL_ 误差/N+CntR*2* *RR_ 误差/N)/2 (10)A 0 _ 误差=(CntL*2* *RL_ 误差/N_CntR*2* *RR_ 误差/N)/T (11)假定当车辆在水平道路上直线移动时，车轮半径已(例如从诸如举例而言SPS数据之类的参考位置数据)被准确地校准。如果SPS信号随后丢失并且WSS不再被重新校准，则任何(系统未知的)半径变化将导致距离和A航向误差。以下我们将分析车轮半径如何可因不同车辆操纵或道路纵断面改变而动态改变，以及这可能如何影响在DR定位期间所计算出的车辆距离和A航向数据。如以上所述，为了简洁起见，本描述将集中于后轮WSS等式，因此本讨论将专注于后轮半径变化。然而，如果前轮WSS数据可用，这些车轮的半径可被类似地影响。
_5] 上坡/下坡运动或加速/减速当车辆105如图3和4中所示上坡行驶或向前加速时，两个后轮胎可能因增加的车轮载重而收缩。为了简洁起见，可假定左和右轮胎半径最初在直线水平道路上是相等的，并且它们现在将收缩相同的量，该量被标记为AR:RL_ 误差=RR_ 误差=A R。距离误差(10)可表示为距离_ 误差=JI/N* (CntL+CntR) * A R (12)如以上所说明的，A R在此情形中将为正，因此距离将被过高估计。A航向误差在此情形中可表示为A 0_误差=2*31/N/T* (CntL-CntR)* AR。 (13)由于假定对于左和右两个车轮的最初半径以及A R是相等的，对于直线移动的车辆，CntL (左车轮的WSS记号数目)将等于CntR (右车轮的WSS记号数目)，因此由上坡/下坡行驶或加速/减速引起的△航向误差将接近于零。转弯或侧斜(起拱)道路当车辆在水平道路上左转或在向右斜的道路上直线行驶(如图1和2中所示)时，右轮上的载重可能增加。右轮胎半径可能收缩(1 _误差>0)，并且左轮胎半径可能增加(RL_误差〈O)。假定RL_误差=-RR_误差并标记RR_ 误差=_RL_ 误差=AR,等式(10)示出与转角成正比的距离误差将很低。同时，我们从等式(11)能看出A航向误差将与行进距离成正比，因此可能很大 A 0_误差=2*31/N/T* (CntL+CntR) * AR。 (15)所计算出的A航向在此情形中可能被过高估计，因为所计算出的D_右可能过大，而D_左可能过小。这是因为(较小的)右车轮在相同距离上将执行较多旋转，因此它的WSS将输出较大的记号计数，但该计数将乘以(旧的)较大的RR (右车轮半径)。类似地，(较大的)左车轮在相同距离上将执行较少旋转，并且它的WSS将输出较小的记号计数，但该计数将在(I)中乘以(旧的)较小的RL (左车轮半径)。本公开的后续部分描述图9和10中的流程图，以上分析将用作描述示例性WSS校准和补偿过程的参考。图7是示出移动设备700内实现的轮速传感器(WSS)校准和补偿系统700的实施例的框图。许多现代移动设备可利用GPS和加速计来向它们的用户提供附加特征和功能。该功能性可被有利地用来在可能缺少复杂的工厂安装的导航系统的较便宜车辆中执行WSS校准和补偿。在此实施例中，该移动设备可使用SPS以传统方式提供导航信息。如果SPS信号变得不可用，或者它们的准确性变得降级，移动电话可使用DR定位来填补SPS间隙。为了改善DR定位，移动设备可实现WSS校准和补偿。在此实施例中，移动设备700可包括处理器705和相关联的存储器710、SPS735、和加速计730。这些组件的功能性可分别类似于先前描述的处理器605和相关联的存储器610、参考位置确定系统535、和加速计530，因此它们的描述在此处无需重复。移动设备处理器705可通过标准车辆接口 745与车辆控制器750对接。通过此接口 745，移动设备700可以能访问由轮速传感器755和可选的车辆加速计760 (若加速计可用)产生的各种车辆700数据流。因为大部分现代车辆装备有防抱死制动作为标准装备，因此轮速传感器755很可能存在并可供使用。如图8A所示，移动设备700可被放置于车辆702内部，因此它的显示器对驾驶员可见。移动设备可使用支架(未示出)以固定取向被附着到车辆，该支架提供到车辆接口 745的连接。该移动设备将能访问由WSS755和/或WSS765产生的数据。如图8B所示，移动
电话的取向可使用已知技术来校准，从而它可感测前向加速度($_)和横向加速度(&U.P。替换地，如果存在稳定性系统，则可选的车辆加速计760可取代加速计730被用来测量加速度、或者可与加速计730组合以改善加速度测量。如本文中所使用的，移动站700可以是可配置成捕获从一个或多个无线通信设备或网络发射的无线信号以及向一个或多个无线通信设备或网络发射无线信号的任何便携式或可移动无线设备或机器。因此，作为示例但非限定，移动设备700可包括无线电设备、蜂窝电话设备、计算设备、个人通信系统(PCS)设备、或者其他类似的可移动的装备有无线通信的设备、设施或机器。术语“移动站”还旨在包括诸如通过短程无线、红外、有线连接、或其他连接与个人导航设备(PND)通信的设备，不管卫星信号接收、辅助数据接收、和/或位置有关处理是发生在该设备处还是在PND处。而且，“移动站”旨在包括所有能够(诸如经由因特网、W1-F1、或其他网络)与服务器通信的设备，包括无线通信设备、计算机、膝上型电脑等，而不管卫星信号接收、辅助数据接收、和/或位置有关的处理是发生在该设备处、月艮务器处、还是与网络相关联的另一设备处。以上的任何可操作的组合也被认为是“移动站”。如本文中所用的，术语“无线设备”可以指可在网络上输送信息并且还具有位置确定和/或导航功能性的任何类型的无线通信设备。无线设备可以是任何蜂窝移动终端、个人通信系统(PCS)设备、个人导航设备、膝上型设备、个人数字助理、或任何其他能够接收和处理网络和/或SPS信号的合适的移动设备。术语“网络”和“系统”可互换地使用。WffAN可以是码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交频分多址(OFDMA)网络、单载波频分多址(SC-FDMA)网络、WiMax (IEEE802. 16)等等。CDMA 网络可实现诸如 cdma2000、宽带 CDMA(W-CDMA)等一种或多种无线电接入技术(RAT)。cdma2000包括IS-95、IS-2000和IS-856标准。TDMA网络可实现全球移动通信系统(GSM)、数字高级移动电话系统(D-AMPS)、或其他某种RAT。GSM和W-CDMA在来自名为“第三代伙伴项目”(3GPP )的联盟的文献中描述。Cdma2000在来自名为“第三代伙伴项目2”(3GPP2)的联盟的文献中描述。3GPP和3GPP2文献是公众可获取的。WLAN可以是IEEE802.1lx网络，并且WPAN可以是蓝牙网络、IEEE802. 15x、或其他某种类型的网络。这些技术也可用于WWAN、WLAN和/或WPAN的任何组合。从对等式(12)-(15)的观察，从WSS推导出的因车辆操纵或道路纵断面变化引起的距离(等式2)中的误差和转角(等式3)中的误差将与以下因素成正比i)由“惯性”或重力转矩引起的轮胎半径变化AR;以及ii)行进距离。如以上所说明的，加速计可被用作轮胎变形AR的(间接)测量。另一方面，行进距离可使用等式(2)用(即使未校正的)车轮记号传感器以良好的准确性来估计。为了改善DR定位，WSS校正算法可包括两个阶段1)导航误差校准阶段；和2)导航误差补偿阶段。如以下所提供的，图9的说明描述用于WSS校准的实施例，并且图10的说明描述用于WSS补偿的实施例。在校准阶段，距离误差(等式2)和转角误差(等式3)可基于所测量的参考位置数据来确定。与这些误差相关联的复合前向和横向加速度可被测量。距离误差和/或转角误差与行进距离之间的比率可连同前向和横向加速度分量一起被保存于查找表中。误差/距离比率单位对于车轮记号距离误差可以是米/米，对于转角误差可以是角度/米。当表内误差对加速计信号的依存关系缓慢变化(即平滑)时，它们可用简单函数来近似。此类函数近似可被执行以简化表的使用、改善执行时间并减小舍入误差。更详细地，图9是解说示例性WSS校准过程900的流程图。此过程的各部分可例如在执行存储于存储器510中的诸指令的处理器505上执行，这些指令包括与复合加速度校准模块520相关联的指令。方法900开始可确定参考位置数据(例如，SPS和/或地图匹配)是否可用(905)。例如，SPS信号可能由于建筑障碍而不可用。如果此类位置数据不可用，则校准过程不能继续，并将循环返回直至参考位置信息变为可用。加速计530可测量复合前向加速度和复合横向加速度(910)。在一个实施例中，可选择近似恒定的加速度区间，因此可以可选地执行确定以测试该限制(915;以虚线示出其是可选的)。如果测得的加速度不是恒定的，则该过程可循环返回到(905)以进行另一组测量。如果加速度是恒定的，则该方法可随后使用从WSS传感器540获得的数据来计算距离和转角(920)。这些值可使用标准WSS等式(2)和(3)来计算。
在另一个实施例中，不需要强加关于恒定加速度的限制。如以上所述，距离和转角误差通常取决于惯性力和重力的总和，其在加速计中引起加速度励磁。除了加速计非线性度之外，加速度和力的关系可被认为是线性的且基于加速计的灵敏度。换言之，加速度=灵敏度*力。然而，加速计行为可被归纳为线性和非线性描述两者。线性假定这里，距离误差和/或转角误差可与输入力直接成正比。这可数学地描述为距离_误差=常数*力=C/灵敏度*加速度。在此实例中，对恒定加速度的限制无需被用于校准。从加速计提供的信号即使在它不是恒定时也可被平均，随后测量(来自GPS或WSS的)距离，测量(来自GPS的)误差，并将距离误差、转角误差、和所测量的加速度相关。非线性假定这里，距离误差和/或转角误差可能不与输入力直接成正比。在此情形中，误差和力之间的关系可以是非线性的单调函数。在此实例中，将距离和转角误差相联系的查找表可被确定为充分近似该基础的非线性函数。此函数可以或可以不随后使用非线性近似、和/或分段线性近似技术来近似，以提高算法执行速度。—般而言，校准办法不需要做出任何假定，因此该算法可被配置成对于特定车辆，确定距离和/或转角误差是否的确与力(以及由此与输入加速度)成正比。基于该确定，可应用恰适限制，其能较快和/或较准确地做出校准(因为该算法将不需要循环返回并等待恒定加速度)。可替换地，该算法可取决于车辆类型来预配置以假定特定行为，或者不做出任何此类假定。进一步参照图9，下一步可基于由参考位置确定系统535提供的数据来计算距离和转角误差(925)。具体而言，例如可使用对应于相同时间区间的SPS数据来直接计算距离和转角。可从WSS距离和转角测量减去SPS计算的数据来确定该时间区间上的误差。误差和行进距离之间的比率可被计算，并随后在存储器510中被存储于查找表中。该查找表可由每个加速计分量来索引(930)。如果表条目已包含关于当前加速度值的误差/距离比率，则新的误差/距离比率可与先前比率取平均以获得更好的准确性。在周期性的基础上，该表的内容可用函数来近似(935)。在一个实施例中，该函数可以是车轮记号传感器误差对加速度的线性函数。一旦校准阶段900完成，结果就可被用来补偿WSS数据以提高DR定位准确性。图10解说了用于执行WSS补偿1000的过程的实施例的流程图。该过程可开始于测量复合前向和横向加速度(1010)。所测量的前向加速度可被用于距离校正，并且所测量的横向加速度可被用于转角校正。处理器可执行检查以确定对应于所测量加速度的校准数据是否可用(1015)。若是，则使用恰适的加速度，可从查找表、或使用近似公式来直接确定误差与行进距离之间的比率(1020)。该补偿可通过将WSS校正计算为这些比率乘以感兴趣的片段上(例如当正在执行DR定位时)的行进距离来执行，其中行进距离可从等式(2)计笪 以上描述的WSS校准和校正过程可通过补偿因由(转弯时或其他方式)车辆侧倾导致的横向重力分量引起的误差而在常规方法上有所改善。相应地，常规办法可能在转弯期间在侧斜道路上、或在具有起拱的直路上不工作。以上关于图9和10描述的WSS办法能准确地测量导致车辆侧倾的重力分量和惯性力的组合，并基于该校准结果根据等式(15)来计算与距离和AR成正比的△航向校正。此外，常规系统可能仅解决△航向误差，而并不解决车辆距离误差。此外，准确的车轮记号传感器误差校准还可提高漏气轮胎检测灵敏度。在传统系统中，当SPS数据可用时，可通过观察从GPS计算的A航向与从WSS计算的A航向之间的差异来检测因漏气轮胎引起的增大的车辆记号传感器误差。然而，如从上述描述所见，WSS航向误差的来源不仅仅限于与漏气轮胎相关联的效应，而是还会受因车辆转弯和/或道路纵断面引起的惯性力和/或重力(它们也会导致轮胎半径的动态变动)的影响。GPS/WSS A航向差异可具有多个分量，并且为了漏气轮胎检测目的，轮胎半径因轮胎压力减小而减小可被认为是“信号”。因动态力引起的轮胎半径的动态变化可被视为“噪声”分量。在传统系统中，这些信号和噪声分量是不可分的，因此不得不粗略地选择航向误差阈值，由此使得漏气轮胎检测不可靠。在以上提供的各实施例中，A航向误差的动态部分将被校准并补偿，并且如果在进行补偿之后还是继续存在航向差异，其将很有可能是由漏气轮胎引起的。相 应地，对于本文中所给出的各实施例，航向误差阈值能被更精细地调整，由此漏气轮胎检测灵敏度将增大。惯性测暈单元(IMU)校准和补偿如以上所提到的，横向或前向加速度、或者当沿着侧斜道路行进时遭遇的重力方向上的改变可导致车身绕侧倾轴和/或仰俯轴倾斜。此运动可导致惯性导航系统的传感器坐标系相对于道路改变取向。当頂U包含少于6个轴时，举例而言，其仅包括3轴加速计和/或偏航陀螺仪时，应当准确地获知传感器参考坐标系相对于道路的取向以正确地将惯性传感器测量转换成车辆速度和方向。即使对于完整的6轴INU，(未校准的)车身与道路的失准也可能造成问题，尽管是较不重要的。也就是说，它将造成违背所谓的非完整约束(NHC)，NHC原本在抑制速度误差(以及相应地，位置误差)中是非常有用的。当组合的GNSS/MU位置/速度解可用时，车身旋转可作为加速计测量值的函数被校准，加速计测量值如以上所述地测量加速度和重力向量变化。6轴INS中的一种校准方法可以是将加速度测量值与从陀螺仪数据计算的车身旋转角变化相关。一旦经校准，则从加速计测量值计算出的车身倾斜角可被用来通过创建其中NHC有效的车辆倾斜经校正的“道路”坐标系来校正NHC中的误差。这将极大地增加6轴INS定位准确性。在“无陀螺仪” IMU的情形中，加速计轴到与道路对准的坐标系的投影在本系统中将不是作为恒定余弦值(如在现有技术系统中会实现的)来校准的，而是作为前向和横向加速度自身的函数来校准的，以计及因重力/惯性力引起的车身旋转。车辆导航系统包含参考位置确定系统(诸如SPS和/或地图匹配系统)、和相对于车辆参考系为固定取向的加速计，其中车身相对于道路的旋转角作为加速计信号的函数被校准，并且经校准参数结合加速计信号被用来改善系统性能(位置、速度和其他导航参数准确性和可靠性)。图11是示出惯性测量单元(IMU)校准和补偿系统1100的实施例的框图。系统1100可包括处理器1105和相关联的存储器1110、加速计1130、车辆惯性导航系统1145、轮速传感器540、和以虚线指示的可选的参考位置确定系统1135。图11的框图中所解说的各种子系统和功能被示为以意在表示这些各种子系统和功能被起作用地耦合在一起的方式被连接在一起。这些互连可以是专用和/或共享连接，这些连接可使用不同物理层来实现。本领域技术人员将认识到，可按需提供并适配其他连接、机制、特征、功能等以可操作地耦合并配置构成该WSS校准和校正系统的组件和子系统。此外，还认识到，图11的示例中所解说的这些子系统或功能中的一个或多个可被进一步细分，或者图11中所解说的这些特征或功能中的两个或多个可被组合。进一步参照图11，处理器1105可利用存储器1110来存储程序执行指令和数据。存储器1110可被整合到处理器1105自身中、可驻留在使用系统总线互连的分开的封装中、或者这两者的组合。由存储器1110存储以供处理器1105执行的程序指令可包括位置确定模块1115、复合加速度校准模块1120、和MU校正模块1125。复合加速度校准模块1120利用由加速计1130、轮速传感器1140、以及可选的参考位置确定系统1135提供的输入来生成校准信息，该校准信息可被用来校正由车辆INS1145内的IMU (未示出)提供的后续数据。校正可在IMU校正模块1125中应用。说明此功能性的细节将在本公开的后续部分中提供。位置确定模块1115可从各种各样的定位子系统接收输入以提供所有行驶情景中最准确的位置解。在一个实施例中，位置确定模块1115可混合来自参考位置确定系统1135的输入和经补偿的轮速传感器数据。如以下将更详细描述的，参考位置确定系统1135可以是基于卫星定位系统(SPS)的。当SPS定位信号(例如因为密集市区环境中的障碍物)不可用时，DR定位可被用来填补SPS覆盖间隙。当采用DR定位时，在IMU数据被位置确定模块1115使用前被IMU校正模块1125补偿能提高准确性。进一步参照图11，加速计1130可以是任何类型的常规加速计，其能测量至少两个轴的加速度。加速计可以是专用单元，或者是可在车辆中用于其他功能性的现有单元。例如，加速计通常可在稳定性控制系统中找到，并且这些加速计可用作主加速计、或者与现有主加速计1130结合来提高加速度准确性。 如较早提到的，由加速计1130测量的加速度是具有惯性分量和重力分量两者的复合加速度。如图12A中所示，加速计1130可被安装在车辆105的悬挂部分中，并且应当被定向成使它能独立地测量如图12B中所示的前向加速度(&_)和横向加速度(&_)。对于MU校准，加速计1130应当位于其上放置导航系统传感器(例如MUl 145)的相同(悬挂或非悬挂的)车架上，因为加速计要测量并校准导航传感器对准。应当注意，当导航系统自身包含加速计时，加速计放置问题将是无实际意义的，因为在此情形中相同加速计还可用于车身对准校准。进一步参照图11，WSS校准和校正系统1100可包括轮速传感器1140，后者可向处理器1105提供指示轮速和/或车轮旋转计数(诸如举例而言，在车轮记号传感器中)的信号。如图12A中所示，后轮速传感器1140可被用来提供关于每个后轮胎的独立数据，从而处理器1105可计算行进距离和转角两者以用于DR定位。此外，也可代替或补充于后轮传感器1140而使用前轮速传感器1150。每个轮速传感器可以是任何类型的能直接测量轮速(例如，磁阻/磁通传感器)和/或提供旋转计数值(例如，霍尔效应传感器)的已知传感器。如将在以下详细给出的，从轮速传感器推导出的信息的准确性可能受车轮半径的未知变化的不利影响。具体而言，这些误差可能与轮胎半径的改变(△轮胎半径)并由此与行进距离成正比。这些误差可使用下文给出的以下技术来补偿。
图13是解说示例性MU校准/校正过程1300的流程图。最初，确定GNSS数据是否可用(1305)。若是，则使用GNSS和INS两者来生成位置解(1310)。车辆参考系随后可被对准到IMU，并且MU可被对准到地球(1315)。随后可相对于水平面来对准车辆对准(1320)。使用WSS数据(1325)，WSS可用图9中所示的上述方法来校准(1330)。经校准的WSS数据可随后在DR定位期间使用(1335和1340)。本领域技术人员应领会，信息和信号可使用各种不同技术和技艺中的任何一种来表示。例如，贯穿上面描述始终可能被述及的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子、或其任何组合来表示。此外，本领域技术人员将领会，结合本文中公开的实施例描述的各种解说性逻辑块、模块、电路、和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件、或两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，以上已经以其功能性的形式一般化地描述了各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和加诸于整体系统的设计约束。技术人员对于每种具体应用可以变化的方式来实现所描述的功能性，但此类实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。本文中所描述的方法体系取决于应用可藉由各种手段来实现。例如，这些方法体系可在硬件、固件、软件、或其任何组合中实现。对于硬件实现，这些处理单元可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子器件、设计成执行本文中所描述功能的其他电子单元、或其组合内实现。对于固件和/或软件实现，这些方法体系可用执行本文中描述的功能的模块(例如，规程、函数等等)来实现。任何有形地体现指令的机器可读介质可被用来实现本文所述的方法。例如，软件代码可存储于存储器中并由处理器单元执行。存储器可以实现在处理器单元内或在处理器单元外部。如本文所使用的，术语“存储器”是指任何类型的长期、短期、易失性、非易失性、或其他存储器，且并不限于任何特定类型的存储器或特定数目的存储器、或记忆存储在其上的介质的类型。如果在固件和/或软件中实现，则各功能可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上。示例包括用数据结构编码的计算机可读介质和用计算机程序编码的计算机可读介质。计算机可读介质包括物理计算机存储介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，此类计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或能被用来存储以指令或数据结构形式的期望程序代码且能被计算机访问的任何其他介质；如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(⑶)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘常常磁学地再现数据，而碟用激光光学地再现数据。以上组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。如本文中所使用的，“非瞬态”计算机可读介质仅排除计算机可读介质可被解释为瞬态传播信号的解释。非瞬态计算机可读介质并不排除具有能遭受转变的元件(例如，半导体介质、磁介质，等等)的存储介质。除了存储在计算机可读介质上，指令和/或数据还可作为包括在通信装置中的传输介质上的信号来提供。例如，通信装置可包括具有指示指令和数据的信号的收发机。指令和数据被配置成致使一个或更多个处理器实现权利要求中概括的功能。即，通信装置包括具有指示用以执行所公开功能的信息的信号的传输介质。在第一时间，通信装置中所包括的传输介质可包括用以执行所公开功能的信息的第一部分，而在第二时间，通信装置中所包括的传输介质可包括用以执行所公开功能的信息的第二部分。相应地，实施例可包括实施用于校准车辆导航系统内的距离传感器的方法的计算机可读介质。该方法可包括确定车辆的参考位置数据可用、测量车辆的复合加速度、基于轮速传感器数据生成距离和转角数据、基于独立的位置数据计算距离和转角误差、以及将距离和转角误差与复合加速度相关联。相应地，本发明并不限于所解说的示例且任何用于执行文本所描述的功能的手段均被包括在本公开的实施例中。尽管前面的公开示出了解说性实施例，但是应当注意在其中可作出各种变更和修改而不会脱离如所附权利要求定义的本发明的范围。根据本文中所描述的实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或作不必按任何特定次序来执行。此外，尽管本发明的要素可能是以单数来描述或主张权利的，但是复数也是已料想了的，除非显式地声明了限定于单数。
权利要求
1.一种用于校准车辆导航系统内的距离传感器的方法，包括确定车辆的参考位置数据可用；测量所述车辆的复合加速度；基于轮速传感器数据生成距离和转角数据；基于独立的位置数据计算距离误差和转角误差；以及将所述距离误差和转角误差与复合加速度相关联。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括确定所述复合加速度是基本恒定的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关联进一步包括在查找表中存储所述距离误差和转角误差；以及用所述复合加速度来索引所述查找表。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述关联进一步包括用第一数学函数来近似所述距离误差与所述复合加速度之间的关系；以及用第二数学函数来近似所述转角误差与所述复合加速度之间的关系。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一数学函数和所述第二数学函数是线性函数。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合加速度包括复合前向加速度和复合横向加速度。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述距离误差与所述复合前向加速度相关联；以及将所述转角误差与所述复合横向加速度相关联。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述距离传感器是轮速传感器，并且所述参考位置数据是卫星定位系统数据。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括向所述距离传感器数据应用校正，包括使用所述轮速传感器确定距离和转角数据；测量复合前向和横向加速度；确定校准数据可用；基于所测量的复合加速度确定距离和转角校正；以及向所述距离和转角数据应用距离和转角校正。
10.一种用于校准车辆导航系统内的距离传感器的装置，包括加速计；参考位置确定系统；至少两个轮速传感器；耦合至所述加速计、所述轮速传感器、和所述参考位置确定系统的处理器；以及耦合至所述处理器的存储器，其中所述存储器存储使得所述处理器执行以下动作的指令:从所述加速计接收所述车辆的所测量的复合加速度，确定所述复合加速度何时是基本恒定的，基于所述轮速传感器计算距离和转角数据，基于由独立的位置确定系统提供的数据来计算距离误差和转角误差，从所述加速计接收复合加速度，以及将所述距离误差和转角误差与所述复合加速度相关联。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述参考位置确定系统是卫星定位系统 (SPS)和/或地图匹配系统。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述至少两个轮速传感器是记号传感器。
13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述加速计、所述SPS、所述处理器、和所述存储器驻留在移动设备内。
14.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述存储器存储进一步使所述处理器执行以下动作的指令在查找表中存储所述距离误差和转角误差，以及用所述复合加速度来索引所述查找表。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述存储器存储进一步使所述处理器执行以下动作的指令用第一数学函数来近似所述距离误差与所述复合加速度之间的关系；以及用第二数学函数来近似所述转角误差与所述复合加速度之间的关系。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第一数学函数和所述第二数学函数是线性函数。
17.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述复合加速度包括复合前向加速度和复合横向加速度。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述存储器存储进一步使所述处理器执行以下动作的指令将所述距离误差与所述复合前向加速度相关联；以及将所述转角误差与所述复合横向加速度相关联。
19.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述存储器存储进一步使所述处理器执行以下动作的指令从所述轮速传感器接收距离数据；从所述加速计接收复合前向和横向加速度；确定校准数据可用；基于所测量的复合加速度确定距离和转角校正；以及向所述距离传感器数据应用距离和转角校正。
20.一种用于校准车辆导航系统内的距离传感器的设备，包括用于确定车辆的参考位置数据可用的装置；用于测量所述车辆的复合加速度的装置；用于基于轮速传感器数据生成距离和转角数据的装置；用于基于独立的位置数据计算距离误差和转角误差的装置；以及用于将所述距离误差和转角误差与复合加速度相关联的装置。
21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述用于关联的装置进一步包括用于在查找表中存储所述距离误差和转角误差的装置；以及用于用所述复合加速度来索引所述查找表的装置。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述用于关联的装置进一步包括用于用第一数学函数来近似所述距离误差与所述复合加速度之间的关系的装置；以及用于用第二数学函数来近似所述转角误差与所述复合加速度之间的关系的装置。
23.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述复合加速度包括复合前向加速度和复合横向加速度。
24.如权利要求23所述的设备，其特征在于，进一步包括用于将所述距离误差与所述复合前向加速度相关联的装置；以及用于将所述转角误差与所述复合横向加速度相关联的装置。
25.如权利要求20所述的设备，其特征在于，包括用于向所述距离传感器数据应用校正的装置，其进一步包括用于使用所述轮速传感器确定距离和转角数据的装置；用于测量复合前向和横向加速度的装置；用于确定校准数据可用的装置；用于基于所测量的复合加速度确定距离和转角校正的装置；以及用于向所述距离和转角数据应用距离和转角校正的装置。
26.—种包括指令的非瞬态机器可读介质，所述指令在由机器执行时使所述机器执行操作，包括用于确定车辆的参考位置数据可用的指令；用于测量所述车辆的复合加速度的指令；用于基于轮速传感器数据生成距离和转角数据的指令；用于基于所述独立的位置数据计算距离误差和转角误差的指令；以及用于将所述距离误差和转角误差与复合加速度相关联的指令。
27.如权利要求26所述的非瞬态机器可读介质，其中所述用于关联的指令进一步包括用于在查找表中存储所述距离误差和转角误差的指令；以及用于用所述复合加速度来索引所述查找表的指令。
28.如权利要求26所述的非瞬态机器可读介质，其特征在于，进一步包括用于向所述距离传感器数据应用校正的指令，包括用于使用所述轮速传感器确定距离和转角数据的指令；用于测量复合前向和横向加速度的指令；用于确定校准数据可用的指令；用于基于所测量的复合加速度确定距离和转角校正的指令；以及用于向所述距离和转角数据应用距离和转角校正的指令。
29.一种用于校准车辆导航系统内的惯性导航传感器的方法，包括确定参考位置数据和惯性导航系统(INS)数据；将IMU与所述车辆对准；将所述頂U与地球固定坐标系对准；计算相对于水平面的车辆对准；以及确定用于与所述车辆相关联的距离传感器的校准参数。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，进一步包括使用距离传感器测量数据；以及向所测量的距离数据应用校准参数。
31.一种用于校准驻留在车辆内的导航系统内的惯性传感器的装置，包括加速计；至少两个距离传感器；车辆惯性导航系统(INS)，其包括惯性测量单元(IMU)；处理器，耦合至所述加速计、所述至少两个距离传感器、和所述INS ；耦合至所述处理器的存储器，其中所述存储器存储使得所述处理器执行以下动作的指令确定参考位置数据和INS数据；将所述IMU与所述车辆对准；将所述IMU与地球固定坐标系对准；计算相对于水平面的车辆对准；确定用于所述至少两个距离传感器的校准参数；使用距离传感器来测量数据；以及向所测量的距离数据应用校准参数。
32.一种用于校准驻留在车辆内的导航系统内的惯性传感器的设备，包括用于确定参考位置数据和惯性导航系统(INS)数据的装置；用于将IMU与所述车辆对准的装置；用于将所述IMU与地球固定坐标系对准的装置；用于计算相对于水平面的车辆对准的装置；以及用于确定用于与所述车辆相关联的距离传感器的校准参数的装置。
33.如权利要求32所述的设备，其特征在于，进一步包括用于使用距离传感器来测量数据的装置；以及用于向所测量的距离数据应用校准参数的装置。
34.一种包括指令的非瞬态机器可读介质，所述指令在由机器执行时使所述机器执行操作，包括用于确定参考位置数据和惯性导航系统(INS)数据的指令；用于将IMU与车辆对准的指令；用于将所述IMU与地球固定坐标系对准的指令；用于计算相对于水平面的车辆对准的指令；以及用于确定用于与所述车辆相关联的距离传感器的校准参数的指令。
35.如权利要求34所述的非瞬态机器可读介质，其特征在于，还包括用于使用距离传感器来测量数据的指令；以及用于向所测量的距离数据应用校准参数的指令。
全文摘要
给出了用于校准车辆导航系统的动态参数的装置和方法。一种方法可包括确定车辆的参考位置数据是否可用，以及测量该车辆的复合加速度。该方法可进一步包括基于轮速传感器数据生成距离和转角数据、基于独立的位置数据计算距离和转角误差、以及将该距离和转角误差与复合加速度相关联。给出的第二种方法包括校准车辆导航系统内的惯性导航传感器。此第二种方法可包括确定参考位置数据和惯性导航系统(INS)数据，将IMU与该车辆对准，以及将IMU与地球固定坐标系对准。此第二种方法可进一步包括计算相对于水平面的车辆对准；以及确定与该车辆相关联的距离传感器的校准参数。
文档编号G01C25/00GK103026176SQ201180035699
公开日2013年4月3日 申请日期2011年7月22日 优先权日2010年7月22日
发明者V·库里克, J·佐姆坡 申请人:高通股份有限公司