[发明专利]一种基于磁力计N阶距检测的MEMS系统误差估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航领域中MEMS(Micro-electromechanical Systems)系统误差估计方法，特别是涉及一种基于磁力计N阶距检测的MEMS系统误差估计方法。

背景技术

现有的MEMS导航系统具有价格低、体积小、质量轻等优点，在低精度导航领域得到了广泛的应用。但由于其较大的陀螺漂移，通常需与卫星导航系统组合使用。但卫星信号信号为无线电波，在传播过程中易被建筑物、树木、峡谷等遮挡，特别是在室内受钢筋混凝土的阻隔而导致无法有效接收卫星信号，造成卫星信号失效，进而使得基于MEMS的组合导航系统的可靠性大大降低，定位精度急剧下降。为了实现系统在有无卫星辅助条件下的无缝切换，通常的解决方法是增加额外传感器，以提高系统的可信度。MEMS定位精度较差，其主要原因是由于陀螺漂移造成的。因此，如何估计出MEMS系统误差参数，提高MEMS系统的测姿及定位精度成为了关键问题。

现有的MEMS系统误差通常通过与卫星导航系统进行组合滤波的方式进行估计。但该方法在无卫星信号或卫星信号失效时，无法对MEMS系统误差进行有效估计。磁力计通过匹配当地磁场与地球磁场工作，并不依靠卫星信号等无线电信号工作。磁力计一般被用于对MEMS的航向误差进行补偿，并没有充分利用磁力计的输出信息对MEMS系统的其他误差进行估计。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的缺陷，提供一种基于磁力计N阶距检测的MEMS系统误差估计方法，

本发明的目的是这样实现的：

包括以下步骤：

步骤一、MEMS系统、磁力计开始工作，在计算机中实时存储MEMS系统输出的速度信息，磁力计测得的磁感应强度信息；

步骤二、利用N阶矩检测法判断是否存在外界磁干扰，所测试的N阶距差值若小于等于阈值，则触发MEMS系统误差估计卡尔曼滤波器工作，估计出MEMS系统的位置、速度、姿态误差，以及MEMS陀螺的刻度系数误差、陀螺漂移；若大于阈值，则MEMS系统误差估计卡尔曼滤波器关闭；

所涉及的N阶矩检测法判断条件为：

式中，b表示载体坐标系；表示t₁时刻b系下的磁场向量；k表示磁场恒定阶段的采样点数；||·||₂表示向量的二范数；N为阶矩值；υ表示判断条件阈值；

所涉及的MEMS系统误差估计卡尔曼滤波器滤波器，其状态向量为：

xkdef=(xk1)T(xk2)T(xk3)T(xk4)T(xk5)TT]]>

式中，表示定义为分别表示MEMS系统的位置、速度、姿态误差；表示刻度系数误差；表示MEMS陀螺漂移；

同时除去常规状态量外，关于刻度系数误差的微分方程为：