[發(fā)明專利]一種組合導(dǎo)航裝置的初始化方法、組合導(dǎo)航裝置及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110779653.4
• 申請(qǐng)日: 2021-07-09
• 公開（公告）號(hào): CN113514865B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王云鵬;張璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海司南衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01S19/48
• 分類號(hào): G01S19/48;G01S19/49;G01C21/16
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種組合導(dǎo)航裝置的初始化方法，包括：在地表上任意選取一個(gè)固定點(diǎn)；將所述組合導(dǎo)航裝置靜置在水平地面，獲得所述傳感器模塊的零偏值；拿起所述組合導(dǎo)航裝置后靜置，獲得所述傳感器模塊的各參數(shù)的初始值；將所述組合導(dǎo)航裝置放置在多個(gè)不同地點(diǎn)，并以多個(gè)不同姿態(tài)對(duì)準(zhǔn)所述固定點(diǎn)進(jìn)行瞄準(zhǔn)，獲取對(duì)應(yīng)的所述傳感器模塊的多個(gè)估算參數(shù)、測(cè)量點(diǎn)與所述固定點(diǎn)的多個(gè)距離值；獲取所述GNSS模塊解算的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)值；根據(jù)上述獲得的參數(shù)、距離值和坐標(biāo)值計(jì)算所述傳感器模塊的誤差值，從而使用戶在戶外作業(yè)時(shí)無(wú)需直接接觸目標(biāo)即可實(shí)現(xiàn)高精度的遠(yuǎn)距離目標(biāo)點(diǎn)傾斜測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種組合導(dǎo)航裝置的初始化方法、執(zhí)行該方法的組合導(dǎo)航裝置以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的GNSS(Global Navigation Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，它是泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括全球的、區(qū)域的和增強(qiáng)的，如美國(guó)的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以及相關(guān)的增強(qiáng)系統(tǒng))接收機(jī)雖滿足厘米級(jí)的定位精度，但是需要對(duì)中桿水準(zhǔn)氣泡調(diào)平才可進(jìn)行測(cè)量，這樣在很多場(chǎng)景下不可使用，例如：墻角點(diǎn)，無(wú)法達(dá)到讓對(duì)中桿垂直的要求，使得作業(yè)效率也相對(duì)較低。為了實(shí)現(xiàn)GNSS接收機(jī)傾斜測(cè)量，需要角度測(cè)量系統(tǒng)，多數(shù)內(nèi)部集成了IMU(慣性測(cè)量單元：Inertial MeasurementUnit)或(和)磁力計(jì)，通過(guò)組合導(dǎo)航方式實(shí)現(xiàn)對(duì)困難點(diǎn)的測(cè)量。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一個(gè)積分遞推系統(tǒng)，由上一時(shí)刻的導(dǎo)航結(jié)果遞推得到當(dāng)前時(shí)刻的導(dǎo)航參數(shù)，這一特性決定了必須經(jīng)過(guò)初始校準(zhǔn)的過(guò)程后才可完成首個(gè)歷元的導(dǎo)航解算。導(dǎo)航參數(shù)通常包括位置、速度和姿態(tài)角及航向角。位置、速度初始值通常由GNSS直接獲取，姿態(tài)角在靜態(tài)場(chǎng)景下由加速度計(jì)計(jì)算得到。受成本及尺寸的限制，多數(shù)慣導(dǎo)GNSS接收機(jī)使用低成本的MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng)：micro-electro-mechanical systems)慣性器件，陀螺零偏有幾十度/小時(shí)到幾百度/小時(shí)不等，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)航向的靜基座自對(duì)準(zhǔn)。目前市場(chǎng)上，僅使用IMU的方案，航向角的初始校準(zhǔn)大多較繁瑣，例如需手持接收機(jī)走直線數(shù)米至數(shù)十米才可完成；也有原地進(jìn)行前后搖晃接收機(jī)的操作實(shí)現(xiàn)航向初始校準(zhǔn)，但是受搖晃幅度以及速度的影響，初始化時(shí)間幾十秒不等。使用IMU和磁力計(jì)的方案，雖然可較容易實(shí)現(xiàn)航向角的初始化，但是在用戶未知磁環(huán)境好壞的情況下，進(jìn)行磁標(biāo)定易受外部磁場(chǎng)的電磁干擾，可靠性差。

此外，帶對(duì)中桿的GNSS接收機(jī)，即便做到航向角快速準(zhǔn)確地初始化，但是當(dāng)人員不便到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)附近時(shí)，受對(duì)中桿長(zhǎng)度的限制，亦不能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種組合導(dǎo)航裝置的初始化方法，所述組合導(dǎo)航裝置包括GNSS模塊、處理器模塊、傳感器模塊和測(cè)距模塊，所述初始化方法包括如下步驟：在地表上任意選取一個(gè)固定點(diǎn)；將所述組合導(dǎo)航裝置靜置在水平地面，獲得所述傳感器模塊的零偏值；拿起所述組合導(dǎo)航裝置后靜置，獲得所述傳感器模塊的各參數(shù)的初始值；將所述組合導(dǎo)航裝置放置在多個(gè)不同地點(diǎn)，并以多個(gè)不同姿態(tài)對(duì)準(zhǔn)所述固定點(diǎn)進(jìn)行瞄準(zhǔn)，獲取對(duì)應(yīng)的所述傳感器模塊的多個(gè)估算參數(shù)、測(cè)量點(diǎn)與所述固定點(diǎn)的多個(gè)距離值；獲取所述GNSS模塊解算的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)值；根據(jù)所述傳感器模塊的多個(gè)估算參數(shù)、所述測(cè)量點(diǎn)與所述固定點(diǎn)的多個(gè)距離值、所述GNSS模塊解算的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)值，計(jì)算所述傳感器模塊的誤差值。

在一些實(shí)施例中，所述傳感器模塊的各參數(shù)的初始值包括橫滾角和俯仰角的初始值。

在一些實(shí)施例中，所述傳感器模塊的多個(gè)估算參數(shù)包括所述傳感器模塊解算的姿態(tài)角和航向角。

在一些實(shí)施例中，將所述組合導(dǎo)航裝置放置在多個(gè)不同地點(diǎn)，并以多個(gè)不同姿態(tài)對(duì)準(zhǔn)所述固定點(diǎn)進(jìn)行瞄準(zhǔn)包括在所述固定點(diǎn)前、后、左或右四個(gè)方位，同時(shí)將所述組合導(dǎo)航裝置傾斜或旋轉(zhuǎn)3個(gè)不同角度分別對(duì)固定點(diǎn)進(jìn)行總計(jì)3次瞄準(zhǔn)。

在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)不同地點(diǎn)設(shè)置在以所述固定點(diǎn)為圓心的圓弧軌跡上。