[發明專利]一種手持式GNSS/MEMS-INS接收機航向初值獲取方法、電子設備、存儲介質

在審

• 申請號: 202011594858.7
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112902956A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 陳源軍;厲寬寬;劉猛奎
• 申請（專利權）人: 廣州中海達衛星導航技術股份有限公司
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18;G01C21/16;G01S19/47
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 陶潔雯

1.一種手持式GNSS/MEMS-INS接收機航向初值獲取方法，其特征在于，包括以下步驟：

計算俯仰角和橫滾角，在靜止狀態下對IMU采集的原始數據進行解算得到每個歷元下的俯仰角和橫滾角；

INS初始化，在航向粗對準起始時刻下，將RTK提供的位置作為INS初始位置，將RTK提供的速度作為INS初始速度，將對應歷元下的俯仰角和橫滾角作為INS捷聯解算中俯仰角和橫滾角的初值，將INS捷聯解算中航向角的初值賦值為0，此時認為IMU坐標系中的y軸指向為假北；

INS捷聯算法更新，根據姿態更新、速度更新和位置更新公式得到每個歷元下IMU解算的速度；

計算速度增量，選取航向粗對準初始化區間并計算區間下的GNSS速度增量和IMU速度增量；

計算航向角，根據起、止時刻的GNSS速度增量和IMU速度增量計算起始時刻的航向角。

2.如權利要求1所述的一種手持式GNSS/MEMS-INS接收機航向初值獲取方法，其特征在于：所述計算俯仰角和橫滾角步驟中，在靜止狀態下對IMU采集的原始數據進行解算的公式為：

其中，θ為俯仰角，γ為橫滾角，表示b系下x方向的加速度，表示b系下y方向的加速度，表示b系下z方向的加速度。

3.如權利要求1所述的一種手持式GNSS/MEMS-INS接收機航向初值獲取方法，其特征在于：所述INS捷聯算法更新步驟中，姿態微分方程：

其中，為構造的反對稱矩陣，且表示陀螺輸出的角速度，表示b系旋轉至n系的姿態變換四元數，表示的共軛四元數，

在采樣間隔[k-1,k]內，通過畢卡算法對姿態微分方程進行求解，得到：

其中，分別表示當地導航系下k和k-1時刻的姿態變換四元數，Δθ_k＝|Δθ_k|，表示從k-1時刻到k時刻的姿態四元數變化。

4.如權利要求3所述的一種手持式GNSS/MEMS-INS接收機航向初值獲取方法，其特征在于：所述INS捷聯算法更新步驟中，速度微分方程：

其中，表示加速度計輸出的比力，vⁿ，gⁿ分別表示當地導航系下的速度矢量和重力矢量；

速度微分方程在[k-1,k]內進行積分，得到：

其中，分別表示當地導航系下k-1、k時刻的速度；表示比力產生的速度增量，假設k-1時刻和k時刻之間的加速度是線性變化，得到的近似表達式為：

被稱作旋轉效應補償項，被稱作劃槳效應補償項；是由哥氏加速度、重力加速度和向心加速度共同作用產生的速度增量補償項。

5.如權利要求4所述的一種手持式GNSS/MEMS-INS接收機航向初值獲取方法，其特征在于：所述INS捷聯算法更新步驟中，位置微分方程：

其中，R_N表示卯酉圈曲率半徑，R_M表示子午圈曲率半徑；

在采樣間隔[k-1,k]內，對位置微分方程進行積分，得到：

其中，分別表示當地導航系下k-1、k時刻的位置。

6.如權利要求1所述的一種手持式GNSS/MEMS-INS接收機航向初值獲取方法，其特征在于：所述計算速度增量步驟中，根據姿態更新、速度更新和位置更新公式得到前后歷元間INS的速度增量Δv_IMU(t_k-1,t_k)，根據前后歷元作差的方式得到前后歷元間GNSS的速度增量Δv_GNSS(t_k-1,t_k)。