[发明专利]一种基于GPS速度信息的加速度计标定方法

说明书

技术领域

本发明属于组合导航技术领域，具体涉及一种基于GPS速度信息的加速度计标定方法，可有效、自适应地实现加速度计刻度因数及零偏误差的标定。

背景技术

DR测量系统采用陀螺仪与加速度计结合的方式，消除了常规方法利用陀螺仪与里程仪结合的方式所带来的里程仪测量误差，以及因坡路和轮胎变形导致的里程仪测量值与实际行驶距离不相符的问题。但是，加速度计作为重要的测量元件，测量的准确度直接影响着导航系统的精度。

目前国内组合导航技术领域对于加速度计的标定主要局限于基于转台的多位置实验实现标定，该方法对环境稳定性要求较高，而且标定时间长，需要多次反复实验才能获得加速度计的准确标定。针对于低精度惯性系统，国内相关领域专家提出了利用翻滚法对加速度计进行标定，该方法降低了对环境条件的要求，但对于加速度计安装误差等问题无法实现准确标定。在实际的组合导航系统，特别是GPS/DR组合导航系统中，加速度计的标定准确性还受到安装角度误差，环境温度特性以及每次启动的随机误差的影响，因此加速度计刻度因数以及加速度计零偏误差估计在系统运行过程中是不断变化的。单纯利用上述方法对加速度计标定无法满足系统动态特性的要求。因此，加速度计的动态标定问题已成为提高导航系统精度的重要问题。

发明内容

本发明的目的是解决加速度计在系统运行情况下零偏误差存在变化的问题，提出一种基于GPS速度信息的加速度计动态标定的方法。该方法基于载体在高速度、无转弯稳定运动的情况下GPS测量信息精度高，利用实时检测GPS速度测量值，来对加速度计的刻度因数以及零偏误差进行动态标定。

本发明的一种基于GPS速度信息的加速度计标定方法，包括以下几个步骤：

步骤一：GPS采集模块和惯性测量组件分别采集同一运载体的GPS测量系统和DR测量系统的测量数据，包括GPS测量数据和DR测量数据，并进行时间对准；其中，GPS测量数据包括位置、航向和速度，DR测量系统包括加速度计加速度测量值和陀螺角速度。

步骤二：实时监控GPS测量数据，通过判定准则对GPS测量数据的可用性进行判断，若GPS测量系统出现一段连续且精度可用的速度数据，则存储该区间GPS速度作为可用GPS速度数据，具体包括以下几个步骤；

(1)当采集的GPS测量速度值大于等于速度阈值时，GPS测量数据可用：

v_GPS≥v_threshold

其中，v_GPS为GPS测量速度，v_threshold为速度阈值；

(2)当连续两时刻GPS测量系统输出的航向差的绝对值小于等于角度差阈值时，则GPS测量数据可用：ΔΨ|≤θ_threshold

其中，θ_threshold为角度差阈值，ΔΨ为连续两时刻GPS测量系统输出的航向差；

(3)GPS测量系统的DOP值在小于等于精度因子阈值时，GPS测量数据可用：

HDOP≤DOP_threshold

其中，DOP_threshold为精度因子阈值，HDOP为水平位置几何精度因子；

(4)利用双差分序列对GPS测量数据可用性进行判断，具体包括以下步骤：

a.获得DR测量差分序列为：