一种域控制器的惯导传感模块标定方法，装置及存储介质

技术领域

本发明涉及智能驾驶领域，特别涉及一种域控制器的惯导传感模块标定方法，装置及存储介质。

背景技术

随着汽车智能化发展，车载域控制器也向着智能化和集成化的方向发展，单个域控制器的系统愈发复杂，具备的功能也越来越强大，配备的传感器类型也越来越丰富，其中就包含IMU惯导传感模块。

IMU惯导传感模块主要包含加速度计和陀螺仪，加速度计用于采集三轴加速度数据，陀螺仪用于采集各轴的旋转角速率数据，车载域控制器通过这些数据来合成车身姿态信息。未经标定的IMU惯导传感模块在采集数据时，测量值与真实值之间会存在一定的差异，主要是由确定性误差导致的，其中包含bias零偏误差，scale尺度误差和misalignment安装误差等。因此，一般域控制器制造商需要对IMU惯导传感模块进行标定，以提高测量数据的准确性，避免使车辆发生误判。

传统的标定方案如六面体工装标定法，需要反复拆卸六面体工装，三个正交轴均需要安装一次，自动化程度低且耗时耗力，而且在人工重复拆卸安装的过程中，考验安装和定位的重复精度，如果管控不好就会影响标定精度。如三轴速率转台标定法，该方案虽在自动化程度以及标定精度上有所提升，但是该方案使用的三轴速率转台成本高，需要使用能以高精度速率进行转动的三轴平台，成本高昂。又如实验室两轴角度转台标定法，成本方面相较于三轴速率转台有优势，自动化程度比六面体工装标定法也有所提升，但是弊端在于标定陀螺仪时，使用地球自转角速度来作为输入激励，由于地球自转角速度影响微弱，所以对采集数据时长有较高要求，一般每个轴需要采集20分钟以上的数据，对于制造业而言标定效率极低。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种域控制器的惯导传感模块标定方法，装置及存储介质；所述标定方法包括：将域控制器固定在含有外轴和内轴的转台上，使得所述域控制器分别绕所定义的X轴，Y轴和Z轴匀速旋转三周半，从而得到对应的加速度数据和角速率数据以及标定结果。本发明的标定精度高，自动化程度高，并且标定成本低和标定效率高。

具体的，本发明提供一种域控制器的惯导传感模块标定方法，包括以下步骤：

S10：对标定装置进行初始化，并将域控制器固定在所述标定装置的转台上；所述转台至少包括外轴和内轴。

优选的，外轴为一个带反馈且能以精确角速率运动的外旋转轴，可以带动整个内轴结构旋转；内轴为一个带反馈且能以精确角速率运动的内旋转轴，与所述外轴正交，可以直接带动待标定域控制器旋转。

S20：启动转台，控制所述转台带动域控制器按照预设动作进行标定工作。

S30：显示通过所述标定工作采集到的数据及标定结果，取出所述域控制器，完成标定工作。

还包括定义所述域控制器的坐标轴：以所述域控制器正向放置且与所述转台平行时的中心为原点，由后至前方向为X轴，由左至右方向为Y轴，由下至上方向为Z轴。

在所述步骤S10中，对标定装置进行初始化包括：程控电源初始化，转台初始化，测试数据初始化，通讯初始化和过程数据初始化。

在将域控制器固定在所述标定装置的转台上后，所述步骤S10还包括：

S11：扫描所述域控制器上的二维码，若扫描成功，则转S12；否则重新扫描所述二维码，直至扫描成功，再转S12。

优选的，所述二维码为域控制器的唯一识别码，计算机程序记录对应位置上的域控制器编码，以用作后续的数据及结果的记录。

S12：控制所述域控制器完成上电并建立握手通信，并判断握手是否成功，若成功，则转S20；否则，重新建立握手通信，再转S20。

在所述步骤S20中，标定工作具体为：

S21：使得所述域控制器的Y轴与外轴平行，X轴与内轴平行，Z轴垂直于所述外轴和内轴所在的平面，以及所述内轴静止，控制转台带动所述域控制器绕Y轴匀速旋转三周半后，在匀速旋转的初始位和停止位分别采集X轴，Y轴和Z轴的第一加速度数据，并在匀速旋转过程中分别采集X轴，Y轴和Z轴的第一角速率数据；所述初始位为X轴的正方向或者是Z轴的正方向垂直于地面。

S22：使得所述外轴静止，控制转台带动所述域控制器绕X轴匀速旋转三周半后，在匀速旋转的初始位和停止位分别采集X轴，Y轴和Z轴的第二加速度数据，并在匀速旋转过程中分别采集X轴，Y轴和Z轴的第二角速率数据；所述初始位为Y轴的正方向或者是Z轴的负方向垂直于地面。

S23：使得所述外轴静止，将所述内轴旋转一预设角度，并使得所述域控制器的X轴与内轴平行，Z轴与外轴平行，Y轴垂直于所述外轴和内轴所在的平面，以及所述内轴静止，控制转台带动所述域控制器绕Z轴匀速旋转三周半后，在匀速旋转的初始位和停止位分别采集X轴，Y轴和Z轴的第三加速度数据，并在匀速旋转过程中分别采集X轴，Y轴和Z轴的第三角速率数据；所述初始位为X轴的负方向或者是Y轴的负方向垂直于地面。

S24：通过最小二分法将所述第一加速度数据，第一角速率数据，第二加速度数据，第二角速率数据，第三加速度数据和第三角速率数据计算成标定参数，并将所述标定参数写入域控制器。

所述步骤S30具体为：

S31：判断标定工作是否成功，若成功，则将标定结果标记为pass，并更新界面以显示pass标记；否则，将标定结果标记为fail，并更新界面以显示fail标记。

S32：保存和上传所述标定参数，并将其显示在界面上。

S33：取出所述域控制器，标定工作完成。

作为另一优选的，本发明还提供一种域控制器的惯导传感模块标定装置，所述标定装置至少包括：扫描器：用于扫描域控制器上的二维码；工控机：用于控制所述域控制器完成上电并与其建立握手通信；所述工控机至少包括DIO板卡，CAN卡，HDMI接口，第一网线口，第二网线口，RS232接口，第一USB接口和第二USB接口；转台：用于带动所述域控制器按照预设动作进行标定工作，在匀速旋转的初始位和停止位分别采集X轴，Y轴和Z轴的加速度数据，以及在匀速旋转过程中分别采集X轴，Y轴和Z轴的角速率数据；所述转台至少包括外轴，用于带动所述外轴旋转的第一伺服电机，内轴，用于带动所述内轴旋转的第二伺服电机，用于底部调平和固定所述外轴和内轴的底座，以及传感器；显示器：用于显示根据所述加速度数据和角速率数据而获得的标定参数，以及pass标记或fail标记。

所述标定装置还包括：串口盒：提供Uart接口用于所述工控机和域控制器之间通讯；CAN卡：提供CAN接口用于所述工控机和域控制器之间通讯；车载以太网转换器：提供车载以太网接口用于所述工控机和域控制器之间通讯；程控电源：用于控制所述域控制器的供电；PLC模块：用于控制所述转台的运行，以及输出标定参数至所述工控机；指示灯：用于指示装置的工作状态或标定工作状态；按键：用于控制装置的启动，停止和复位；DIO板卡：用于提供数字信号输出给所述指示灯和所述PLC模块，以控制所述指示灯显示和提供触发伺服电机控制器信号给所述PLC模块，以及采集所述按键和所述PLC模块回传的信号；所述PLC模块回传的信号至少包括装置运行中和装置停止中；第一伺服电机控制器：用于控制所述第一伺服电机做精密运动；第二伺服电机控制器：用于控制所述第二伺服电机做精密运动。

优选的，第一伺服电机带动外轴做精密伺服运动；第二伺服电机带动内轴做精密伺服运动。所述指示灯为绿灯时，装置或标定工作处于运行状态；所述指示灯为红灯时，装置或标定工作处于停止状态。

所述工控机一端通过HDMI接口与所述显示器连接，另一端分别通过RS232接口，第二网线口，第一USB接口和第二USB接口与所述串口盒，车载以太网转换器，扫描器和程控电源连接；所述PLC模块一端分别与所述DIO板卡和第一网线口连接，另一端分别与所述第一伺服电机控制器，第二伺服电机控制器和传感器连接；所述第一伺服电机控制器与所述第一伺服电机连接；所述第二伺服电机控制器与所述第二伺服电机连接；所述域控制器分别与所述Uart接口，车载以太网接口，扫描器，程控电源和CAN接口连接；所述指示灯和按键分别与所述DIO板卡连接。

作为另一优选的，本发明还提供一种存储介质，为计算机可读存储介质中的一种，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的域控制器的惯导传感模块标定方法。

终上所述，本发明提供一种域控制器的惯导传感模块标定方法，装置及存储介质；所述标定方法包括：将域控制器固定在含有外轴和内轴的转台上，使得所述域控制器分别绕所定义的X轴，Y轴和Z轴匀速旋转三周半；从而得到对应的加速度数据和角速率数据以及标定结果；然后取出该域控制器，标定结束。本发明巧妙的利用外轴和内轴的配合，达到对域控制器只需安装一次，即可完成对三轴的标定，提高了标定精度和自动化程度，以及仅使用两个旋转轴进行标定，利用率高和成本低，并且还可以显著缩减采集角速率数据的时间，标定效率较高。

附图说明

图1为本发明所述的域控制器的惯导传感模块标定方法流程图。

图2为本发明所述的扫描二维码和建立握手通信方法的流程图。

图3为图1所述的标定工作流程图。

图4为图1所述的步骤S30的具体方法流程图。

图5为图1所述的域控制器的惯导传感模块标定方法的标定装置框架图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本发明的一种域控制器的惯导传感模块标定方法，装置及存储介质，作进一步详细描述。

具体的，如图1所示，本发明提供一种域控制器的惯导传感模块标定方法，包括以下步骤：

S10：对标定装置进行初始化，并将域控制器固定在所述标定装置的转台上；所述转台至少包括外轴和内轴。

优选的，外轴为一个带反馈且能以精确角速率运动的外旋转轴，可以带动整个内轴结构旋转；内轴为一个带反馈且能以精确角速率运动的内旋转轴，与所述外轴正交，可以直接带动待标定域控制器旋转。

在所述步骤S10中，对标定装置进行初始化包括：程控电源初始化，转台初始化，测试数据初始化，通讯初始化和过程数据初始化。

如图2所示，在将域控制器固定在所述标定装置的转台上后，所述步骤S10还包括：

S11：扫描所述域控制器上的二维码，若扫描成功，则转S12；否则重新扫描所述二维码，直至扫描成功，再转S12。

优选的，所述二维码为域控制器的唯一识别码，计算机程序记录对应位置上的域控制器编码，以用作后续的数据及结果的记录。

S12：控制所述域控制器完成上电并建立握手通信，并判断握手是否成功，若成功，则转S20；否则，重新建立握手通信，再转S20。

优选的，只有握手通信建立成功，才可以进行后续的标定工作。

还包括定义所述域控制器的坐标轴：以所述域控制器正向放置且与所述转台平行时的中心为原点，由后至前方向为X轴，由左至右方向为Y轴，由下至上方向为Z轴。

S20：启动转台，控制所述转台带动域控制器按照预设动作进行标定工作。

如图3所示，在所述步骤S20中，标定工作具体为：

S21：使得所述域控制器的Y轴与外轴平行，X轴与内轴平行，Z轴垂直于所述外轴和内轴所在的平面，以及所述内轴静止，控制转台带动所述域控制器绕Y轴匀速旋转三周半后，在匀速旋转的初始位和停止位分别采集X轴，Y轴和Z轴的第一加速度数据，并在匀速旋转过程中分别采集X轴，Y轴和Z轴的第一角速率数据；所述初始位为X轴的正方向或者是Z轴的正方向垂直于地面。

优选的，初始位为X轴的正方向。

S22：使得所述外轴静止，控制转台带动所述域控制器绕X轴匀速旋转三周半后，在匀速旋转的初始位和停止位分别采集X轴，Y轴和Z轴的第二加速度数据，并在匀速旋转过程中分别采集X轴，Y轴和Z轴的第二角速率数据；所述初始位为Y轴的正方向或者是Z轴的负方向垂直于地面。

优选的，初始位为Y轴的正方向。

S23：使得所述外轴静止，将所述内轴旋转一预设角度，并使得所述域控制器的X轴与内轴平行，Z轴与外轴平行，Y轴垂直于所述外轴和内轴所在的平面，以及所述内轴静止，控制转台带动所述域控制器绕Z轴匀速旋转三周半后，在匀速旋转的初始位和停止位分别采集X轴，Y轴和Z轴的第三加速度数据，并在匀速旋转过程中分别采集X轴，Y轴和Z轴的第三角速率数据；所述初始位为X轴的负方向或者是Y轴的负方向垂直于地面。

优选的，初始位为X轴的负方向。

优选的，匀速旋转可以保证采集的数据更加全面且有效。

S24：通过最小二分法将所述第一加速度数据，第一角速率数据，第二加速度数据，第二角速率数据，第三加速度数据和第三角速率数据计算成标定参数，并将所述标定参数写入域控制器。

优选的，采用最小二分法是因为该方法可靠且计算简单，对函数的要求不高，并且函数的收敛性总能保证；这里也可以根据实际需要采用其它方法来完成对标定参数的获取，并不只限制于最小二分法。

S30：显示通过所述标定工作采集到的数据及标定结果，取出所述域控制器，完成标定工作。

如图4所示，所述步骤S30具体为：

S31：判断标定工作是否成功，若成功，则将标定结果标记为pass，并更新界面以显示pass标记；否则，将标定结果标记为fail，并更新界面以显示fail标记。

S32：保存和上传所述标定参数，并将其显示在界面上。

S33：取出所述域控制器，标定工作完成。

优选的，标定工作成功，显示器界面上显示pass标记及根据所述第一加速度数据，第一角速率数据，第二加速度数据，第二角速率数据，第三加速度数据和第三角速率数据计算成的标定参数，该标定参数还将保存并上传至工控机中。

作为另一优选的，如图5所示，本发明还提供一种域控制器的惯导传感模块标定装置，所述标定装置至少包括：扫描器：用于扫描域控制器上的二维码；工控机：用于控制所述域控制器完成上电并与其建立握手通信；所述工控机至少包括DIO板卡，CAN卡，HDMI接口，第一网线口，第二网线口，RS232接口，第一USB接口和第二USB接口；转台：用于带动所述域控制器按照预设动作进行标定工作，在匀速旋转的初始位和停止位分别采集X轴，Y轴和Z轴的加速度数据，以及在匀速旋转过程中分别采集X轴，Y轴和Z轴的角速率数据；所述转台至少包括外轴，用于带动所述外轴旋转的第一伺服电机，内轴，用于带动所述内轴旋转的第二伺服电机，用于底部调平和固定所述外轴和内轴的底座，以及传感器；显示器：用于显示根据所述加速度数据和角速率数据而获得的标定参数，以及pass标记或fail标记。

所述标定装置还包括：串口盒：提供Uart接口用于所述工控机和域控制器之间通讯；CAN卡：提供CAN接口用于所述工控机和域控制器之间通讯；车载以太网转换器：提供车载以太网接口用于所述工控机和域控制器之间通讯；程控电源：用于控制所述域控制器的供电；PLC模块：用于控制所述转台的运行，以及输出标定参数至所述工控机；指示灯：用于指示装置的工作状态或标定工作状态；按键：用于控制装置的启动，停止和复位；DIO板卡：用于提供数字信号输出给所述指示灯和所述PLC模块，以控制所述指示灯显示和提供触发伺服电机控制器信号给所述PLC模块，以及采集所述按键和所述PLC模块回传的信号；所述PLC模块回传的信号至少包括装置运行中和装置停止中；第一伺服电机控制器：用于控制所述第一伺服电机做精密运动；第二伺服电机控制器：用于控制所述第二伺服电机做精密运动。

优选的，第一伺服电机带动外轴做精密伺服运动；第二伺服电机带动内轴做精密伺服运动。所述指示灯为绿灯时，装置或标定工作处于运行状态；所述指示灯为红灯时，装置或标定工作处于停止状态。

所述工控机一端通过HDMI接口与所述显示器连接，另一端分别通过RS232接口，第二网线口，第一USB接口和第二USB接口与所述串口盒，车载以太网转换器，扫描器和程控电源连接；所述PLC模块一端分别与所述DIO板卡和第一网线口连接，另一端分别与所述第一伺服电机控制器，第二伺服电机控制器和传感器连接；所述第一伺服电机控制器与所述第一伺服电机连接；所述第二伺服电机控制器与所述第二伺服电机连接；所述域控制器分别与所述Uart接口，车载以太网接口，扫描器，程控电源和CAN接口连接；所述指示灯和按键分别与所述DIO板卡连接。

作为另一优选的，本发明还提供一种存储介质，为计算机可读存储介质中的一种，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的域控制器的惯导传感模块标定方法。

终上所述，本发明提供一种域控制器的惯导传感模块标定方法，装置及存储介质；所述标定方法包括：将域控制器固定在含有外轴和内轴的转台上，使得所述域控制器分别绕所定义的X轴，Y轴和Z轴匀速旋转三周半；从而得到对应的加速度数据和角速率数据以及标定结果；然后取出该域控制器，标定结束。本发明的标定精度高，自动化程度高，并且标定成本低和标定效率高。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。