[發明專利]一種里程計輔助車載動態對準方法

有效

• 申請號: 201711346478.X
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108180925B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 趙圓;王曉亮;張若維;孫晨;趙云旭
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C22/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發明涉及一種里程計輔助車載動態對準方法，其技術特點是包括：在慣導系統中，進行慣導解算輸出姿態航向、速度和位置信息并更新；利用里程計的車輛位移增量輸出與慣導解算的姿態角進行里程分解，完成里程計航位推算；以慣導系統的誤差模型和航位推算的誤差模型作為誤差狀態的傳播方程，利用卡爾曼濾波器對慣導系統的姿態角誤差進行估計和校準。本發明利用載車里程計提供的位移增量信息與慣性測量組件提供的陀螺加表數據，通過卡爾曼濾波器進行深度融合，在車輛行進過程中，完成姿態航向的精確對準與位置誤差的校準功能的組合導航技術，可簡化車載導航系統的啟動過程，縮短了反應時間，提高了載車機動性能。

技術領域

本發明屬于陸用車輛導航技術領域，尤其是一種里程計輔助車載動態對準方法。

背景技術

陸用車輛導航系統一般由慣性測量單元和里程計構成。慣性測量單元由三只陀螺儀和三只加速度計構成，敏感載體角增量和速度增量；里程計測量車輛行駛的位移增量。慣性測量單元構成慣性導航系統，裝訂初始位置完成對準后就可以進行導航解算。慣性導航系統又可以與里程計結合構成車輛航位推算系統，通過慣導系統的姿態航向分解車輛里程計測量的位移增量，從而完成車輛的定位解算功能。由于慣性導航系統的初始對準一般是在載車靜止狀態下完成的，因此，如何在車輛行駛過程中完成慣導系統的初始對準功能是目前迫切需要解決的問題。

發明內容

本發明的目地在于克服現有技術的不足，提出一種里程計輔助車載動態對準方法，解決導航系統初始啟動過程中車輛必須靜止不動的問題。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種里程計輔助車載動態對準方法，包括以下步驟：

步驟1、在慣導系統中，進行慣導解算輸出姿態航向、速度和位置信息并更新；

步驟2、利用里程計的車輛位移增量輸出與慣導解算的姿態角進行里程分解，完成里程計航位推算；

步驟3、以慣導系統的誤差模型和航位推算的誤差模型作為誤差狀態的傳播方程，利用卡爾曼濾波器對慣導系統的姿態角誤差進行估計和校準。

所述步驟1采用三只陀螺儀和三只加速度構成慣性導航系統進行慣導解算，具體方法為：通過采集陀螺儀的輸出角速度數據并扣除地球自轉角速度以及牽連角速度，計算得到姿態角；加速度計測量的加速度通過方向余弦陣進行坐標變換到地理坐標系的北向、東向、天向軸上，積分地理坐標系上的加速度并扣除重力和有害加速度的影響得到地理坐標系的北向、東向和天向速度；利用地理坐標系的北向、東向速度，并考慮地球的曲率半徑計算得到經度和緯度。

所述步驟3慣導系統誤差模型包括：姿態角誤差、速度誤差、位置誤差、陀螺常值誤差和加表常值誤差；所述里程計行位推算的誤差模型包括：里程計定位誤差、俯仰安裝偏角誤差、方位安裝偏角誤差和里程當量誤差。

所述利用卡爾曼濾波器對慣導系統的姿態角誤差進行估計和校準的方法包括以下步驟：

(1)卡爾曼濾波一步預測步驟：

(2)當濾波時間到時進行濾波更新步驟；

(3)當系統計時器到達修正時刻，以修正后的姿態四元數、速度、位置為初始值進入自主導航步驟。

所述步驟(1)包括狀態轉移陣的計算、輸入噪聲方差陣的計算和狀態預測與誤差方差預測的計算。

所述步驟(2)包括量測計算、濾波增益計算、狀態估計更新和誤差方差更新。

所述步驟(3)包括姿態四元數修正、速度修正和位置修正過程。

本發明的優點和積極效果是：