[發(fā)明專利]一種車載慣性/地磁組合導(dǎo)航方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110618784.4
• 申請(qǐng)日: 2021-06-03
• 公開（公告）號(hào): CN113503882B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒思遠(yuǎn);尚克軍;鄧?yán)^權(quán);劉沖;郭玉勝;劉洋;楊研蒙;閆紅松;鐘鋒;周亞男
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所
• 主分類號(hào): G01C21/28
• 分類號(hào): G01C21/28;G01C21/16;G01C21/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種車載慣性/地磁組合導(dǎo)航方法及裝置，首先通過地磁裝置求取車體運(yùn)行速度，再進(jìn)行慣導(dǎo)地磁組合，采用速度匹配，通過卡爾曼濾波，估計(jì)慣導(dǎo)解算誤差，實(shí)時(shí)修正。本發(fā)明通過慣性/地磁組合導(dǎo)航，對(duì)慣導(dǎo)誤差進(jìn)行組合修正，提高了導(dǎo)航精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車載定位定向應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種車載慣性/地磁組合導(dǎo)航方法及裝置。

背景技術(shù)

車載定位定向技術(shù)，是在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。考慮現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的突發(fā)性、快速性等因素，為提高武器裝備的自主導(dǎo)航能力，許多車載導(dǎo)航系統(tǒng)都可不依賴于衛(wèi)星導(dǎo)航獨(dú)立工作，通過其他傳感器提供參考信息，輔助慣導(dǎo)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高精度定位定向。

慣導(dǎo)系統(tǒng)以其特有的自主性和提供導(dǎo)航信息的連續(xù)性等特點(diǎn)，在國防導(dǎo)航領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。微機(jī)電慣導(dǎo)系統(tǒng)，體積小，重量輕，隱蔽性好，是重要的車載定位定向?qū)Ш较到y(tǒng)。微機(jī)電慣導(dǎo)系統(tǒng)短時(shí)精度高，但是其測(cè)量誤差隨時(shí)間積累。為提高定位定向?qū)Ш骄龋捎玫卮叛b置作為參考信息，可提高精度。隨著車體運(yùn)動(dòng)，地磁裝置敏感輪軸旋轉(zhuǎn)，輸出呈正弦周期性變化的信號(hào)，根據(jù)其周期性變化規(guī)律可以計(jì)算得到車體運(yùn)動(dòng)速度。車載慣性/地磁系統(tǒng)組合，通過地磁系統(tǒng)對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)時(shí)修正，可以提高定位定向?qū)Ш骄龋档统杀荆岣叨ㄎ欢ㄏ蛳到y(tǒng)可靠性。該方法不依賴衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，便于工程實(shí)現(xiàn)，可提高車載定位定向系統(tǒng)的自主導(dǎo)航定位精度，對(duì)于實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需解決的技術(shù)問題是提供一種導(dǎo)航精度高、可靠性高、自主性強(qiáng)的車載慣性/地磁組合導(dǎo)航方法及裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種車載慣性/地磁組合導(dǎo)航方法，采取技術(shù)方案如下：

首先通過地磁裝置求取車體運(yùn)行速度，再進(jìn)行慣導(dǎo)地磁組合，采用速度匹配，通過卡爾曼濾波，估計(jì)慣導(dǎo)解算誤差，實(shí)時(shí)修正。

進(jìn)一步的，采取載體坐標(biāo)系速度匹配方式，選取地磁裝置測(cè)量的車體運(yùn)行速度與慣導(dǎo)解算的速度差作為觀測(cè)量，得到Kalman濾波觀測(cè)變量為：

其中，分別表示地磁裝置計(jì)算的車體運(yùn)行速度沿載體坐標(biāo)系x,y,z方向的速度分量；分別表示慣導(dǎo)系統(tǒng)解算的車體運(yùn)行速度沿載體坐標(biāo)系x,y,z方向的速度分量，

進(jìn)一步的，所述車體運(yùn)行速度獲取方法如下：首先通過判斷地磁裝置輸出的數(shù)據(jù)變化規(guī)律建立輪軸旋轉(zhuǎn)整周期的基準(zhǔn)時(shí)刻，再計(jì)算輪軸旋轉(zhuǎn)的整周期時(shí)間，同時(shí)結(jié)合慣導(dǎo)陀螺角速率輸出，判斷高速旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)是否處于靜止?fàn)顟B(tài)，最后計(jì)算車體運(yùn)行速度。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種車載慣性/地磁組合導(dǎo)航裝置，包括：車體運(yùn)行速度計(jì)算單元、慣導(dǎo)地磁組合修正單元，

所述車體運(yùn)行速度計(jì)算單元，基于地磁裝置求取車體運(yùn)行速度；

所述慣導(dǎo)地磁組合修正單元，利用Kalman濾波實(shí)現(xiàn)慣性/地磁組合，采用速度匹配，估計(jì)慣導(dǎo)解算誤差，實(shí)時(shí)修正。

進(jìn)一步的，所述慣導(dǎo)地磁組合修正單元采取載體坐標(biāo)系速度匹配方式，選取地磁裝置測(cè)量的車體運(yùn)行速度與慣導(dǎo)解算的速度差作為觀測(cè)量，得到Kalman濾波觀測(cè)變量為：

其中，分別表示地磁裝置計(jì)算的車體運(yùn)行速度沿載體坐標(biāo)系x,y,z方向的速度分量；分別表示慣導(dǎo)系統(tǒng)解算的速度沿載體坐標(biāo)系x,y,z方向的速度分量，

進(jìn)一步的，所述車體運(yùn)行速度計(jì)算單元首先通過判斷地磁裝置輸出的數(shù)據(jù)變化規(guī)律建立輪軸旋轉(zhuǎn)整周期的基準(zhǔn)時(shí)刻，再計(jì)算輪軸旋轉(zhuǎn)的整周期時(shí)間，同時(shí)結(jié)合慣導(dǎo)陀螺角速率輸出，判斷高速旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)是否處于靜止?fàn)顟B(tài)，最后計(jì)算車體運(yùn)行速度。

與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明有益效果如下：