[發(fā)明專利]遮蔽空間單兵導航位姿修正方法及裝置

在審

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• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114812546A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 范軍芳;陳仕偉;劉寧;趙輝;蘇中
• 申請（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20;G01C25/00
• 代理公司: 北京天同知創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 16046
• 代理人: 馬金霞

本發(fā)明公開了一種遮蔽空間單兵導航位姿修正方法及裝置。其中，該方法包括：在進行捷聯(lián)慣導解算之前，采用微晃動基座下的容積卡爾曼濾波晃動基座精對準方法對慣性導航系統(tǒng)進行初始對準，以避免由于載體坐標系和傳感器坐標系的不固聯(lián)而導致的微小的晃動角。本發(fā)明解決了由于測試場環(huán)境結(jié)構(gòu)導致的基準晃動和傳感器難以可靠固聯(lián)造成的地下及遮蔽空間人員定位精度低的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導航領(lǐng)域，具體而言，涉及一種遮蔽空間單兵導航位姿修正方法及裝置。

背景技術(shù)

面向單兵及通信裝備在國家重點發(fā)展區(qū)域、重大工程、重點災害易發(fā)區(qū)的實際應用需求，需要人員實地勘察地下及遮蔽空間災害環(huán)境典型特征，此時對人員的位置和姿態(tài)信息獲取尤為重要。

捷聯(lián)慣性導航技術(shù)是自主定位定向的主要技術(shù)之一。但由于系統(tǒng)建模誤差以及慣性傳感器存在隨機漂移誤差，導航信息經(jīng)過多重積分產(chǎn)生，航向信息根據(jù)陀螺儀解算而來，隨著腳步晃動和時間的累積，導航精度隨之降低。

對于人員的定位定向已經(jīng)有許多學者進行研究。有人基于智能手機的可視化平臺設計了一種實時定位系統(tǒng)，依靠無線網(wǎng)絡將微型慣性傳感器獲取到的行人運動實時信息傳送給智能手機，由智能手機處理傳感器的數(shù)據(jù)，通過步態(tài)檢測將ZUPT、零角速率更新(ZeroAngular Rate Update，ZARU)、磁羅盤、氣壓計和KF融合解算，補償及修正相關(guān)誤差，并且解算位置等信息。有人提出了一種基于級聯(lián)評估架構(gòu)的室內(nèi)定位方法，利用慣性傳感器融合KF估算步進式行人步伐狀態(tài)和方向，通過粒子濾波結(jié)合非線性地圖匹配技術(shù)對行人位置誤差進行修正與補償。有人利用iPhone手機中的低成本多傳感器，研究了基于IMU/GPS/磁力計的室內(nèi)外融合導航定位算法，設計了相對應的初始對準，利用卡爾曼濾波融合加速度計采集到的比力信息和陀螺儀采集到的角速度信息，在GPS與INS融合時段，利用載體速度的三軸方向作為觀測量對KF狀態(tài)量反饋校正，進而得到較為精確的位置、速度和姿態(tài)信息。還有人研究了一種足綁式INS與磁強計組合修正航向角誤差的算法，提出了磁強計誤差修正模型和在線修正航向角的算法；在行人行走時候，利用EKF對磁強計進行在線估計和實時修正，再利用ZUPT與磁強計融合修正算法對足綁式INS誤差進行修正補償。

然而，現(xiàn)階段行人慣性導航算法存在很多缺點：對于航向誤差發(fā)散的問題沒有得到有效解決；當傳感器與人體不能完全固聯(lián)時，傳統(tǒng)捷聯(lián)慣性導航適用性變差。在行人室內(nèi)運動中，由于行人運動的穩(wěn)定性，這些缺點可以通過算法來進行優(yōu)化，但是在災難環(huán)境下，人體存在較多的復雜運動，致使普遍的算法已經(jīng)很難完成人體的定位定向任務。所以在災難環(huán)境下人體復雜運動帶來的基準晃動和傳感器難以可靠固聯(lián)的情況下，傳統(tǒng)的捷聯(lián)慣性導航誤差傳播規(guī)律已無法表征真實的導航參數(shù)誤差傳播特性，因此也無法提出更為精確的導航算法。

針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種遮蔽空間單兵導航位姿修正方法及裝置，以至少解決由于測試場環(huán)境結(jié)構(gòu)導致的基準晃動和傳感器難以可靠固聯(lián)造成的地下及遮蔽空間人員定位精度低的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種遮蔽空間單兵導航位姿修正方法，包括：在進行捷聯(lián)慣導解算之前，采用微晃動基座下的容積卡爾曼晃動基座精對準方法對慣性導航系統(tǒng)進行初始對準，以避免由于載體坐標系和傳感器坐標系的不固聯(lián)而導致的微小的晃動角。

根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種遮蔽空間單兵導航位姿修正裝置，包括：初始對準模塊，被配置為：在進行捷聯(lián)慣導解算之前，采用微晃動基座下的容積卡爾曼晃動基座精對準方法對慣性導航系統(tǒng)進行初始對準，以避免由于載體坐標系和傳感器坐標系的不固聯(lián)而導致的微小的晃動角。

在本發(fā)明實施例中，在進行捷聯(lián)慣導解算之前，采用微晃動基座下的容積卡爾曼晃動基座精對準方法對慣性導航系統(tǒng)進行初始對準，以避免由于載體坐標系和傳感器坐標系的不固聯(lián)而導致的微小的晃動角，進而解決了由于測試場環(huán)境結(jié)構(gòu)導致的基準晃動和傳感器難以可靠固聯(lián)造成的地下及遮蔽空間人員定位精度低的技術(shù)問題。