[發明專利]一種GNSS雙天線航向安裝角度偏置估計方法

有效

• 申請號: 202010950068.1
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112147656B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 朱龍泉;陳彬;程方;陳向東;王浩;王爍;吳飛
• 申請（專利權）人: 無錫卡爾曼導航技術有限公司
• 主分類號: G01S19/40
• 分類號: G01S19/40
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 林娟

本發明公開了一種GNSS雙天線航向安裝角度偏置估計方法，屬于多信息融合技術領域。所述方法中GNSS雙天線橫向安裝在農機車頂的左右兩側，根據GNSS雙天線實時測量的農機車頭方向和預測得到的農機運動軌跡預測航向角進行組合濾波估計，實時估計得到GNSS雙天線航向安裝角度偏置根據對進行補償修正，得到補償修正后的農機車頭航向此方法避免了需要專業人員多次校準帶來的費時費力的麻煩，實時校準還避免了農機因為使用磨損而導致的使用誤差，同時，該方法估計精度在±0.15度內；校準時間10秒可以收斂到±0.5度，校準時間在50s內可以完全收斂，相對于傳統校準方法，時間大大縮短。

技術領域

本發明涉及一種GNSS雙天線航向安裝角度偏置估計方法，屬于多信息融合技術領域。

背景技術

在農機自動駕駛技術領域內，自動駕駛路線的規劃需要確定農機的當前位置和實時航向，而獲取農機的實時航向的技術中，有一種方法是通過在農機車頂的左右兩側橫向安裝GNSS(Global Navigation Satellite System，全球導航衛星系統)的主副雙天線用以測量航向，通常主副雙天線的測量航向旋轉90度后即是車頭方向。

但是天線安裝存在誤差，因此GNSS主副雙天線的測量航向旋轉90度后的方向和農機實際運動軌跡的方向存在一個固定的小夾角即航向安裝偏置角。該偏置角的大小在GNSS主副雙天線安裝后不會再發生變化，或者因為機器使用磨損等原因存在很小的變化，但是一旦GNSS主副雙天線重新安裝，就會產生一個新的安裝偏置角，也就是說它是隨著GNSS主副雙天線的安裝隨機產生的。由于安裝偏置角的存在，使得農機自動駕駛時會一直偏向目標線的一側，導致農機自動駕駛路線偏航，給農業生產生活帶來不便。

傳統的校準方法是在相同路段上由專業的安裝服務人員自動駕駛一個約70米長度的來回，采用均值法進行校準，即獲取農機在相同路段上自動駕駛時主副雙天線的多個測量航向值，對多個測量航向值取均值作為主副雙天線的安裝偏置角。此方法需要專業人員進行操作且費時費力，而且如果GNSS雙天線的任何一個天線位置因為重新安裝等原因發生變化，該安裝角就會發生變化，需要重新校準，也即需要專業的安裝服務人員重復上述校準過程，費時費力且會帶來較大的售后服務成本。

發明內容

為了解決目前校準GNSS主副雙天線的時存在的費時費力且不能實時進行校準的問題，本發明提供了一種基于RTK定位的GNSS雙天線的估計方法，用以實時估計出GNSS雙天線的安裝角度偏置，進而對GNSS雙天線測量航向進行實時校準，所述方法包括：

根據RTK定位的精確位置進行差分，預測農機運動軌跡方向，得到農機運動軌跡預測航向角

通過GNSS雙天線實時測量農機車頭方向

根據通過GNSS雙天線實時測量的農機車頭方向和預測得到的農機運動軌跡預測航向角進行組合濾波估計，實時估計得到GNSS雙天線航向安裝角度偏置以便根據對農機車頭方向進行補償修正，得到補償修正后的農機車頭航向

其中，所述GNSS雙天線橫向安裝在農機車頂的左右兩側，

可選的，所述根據通過GNSS雙天線實時測量的農機車頭方向和預測得到的農機運動軌跡預測航向角進行組合濾波估計，實時估計得到GNSS雙天線航向安裝角度偏置包括：

2.1選取農機航向角誤差和GNSS雙天線航向安裝角度偏置作為濾波估計的狀態量X；其中，農機航向角誤差為經補償修正后的農機車頭航向真值與農機運動軌跡預測航向角的差值；

2.2根據農機航向角觀測誤差與GNSS雙天線計算所述狀態量X的狀態轉移矩陣φ；

2.3根據所述狀態量X的狀態轉移矩陣φ一步預測n-1時刻到n時刻狀態量狀態協方差矩陣P_n|n-1；

2.4更新n時刻的狀態估計量和n時刻的狀態協方差P_n；