[发明专利]一种里程计辅助车载动态对准方法

说明书

本发明涉及一种里程计辅助车载动态对准方法，其技术特点是包括：在惯导系统中，进行惯导解算输出姿态航向、速度和位置信息并更新；利用里程计的车辆位移增量输出与惯导解算的姿态角进行里程分解，完成里程计航位推算；以惯导系统的误差模型和航位推算的误差模型作为误差状态的传播方程，利用卡尔曼滤波器对惯导系统的姿态角误差进行估计和校准。本发明利用载车里程计提供的位移增量信息与惯性测量组件提供的陀螺加表数据，通过卡尔曼滤波器进行深度融合，在车辆行进过程中，完成姿态航向的精确对准与位置误差的校准功能的组合导航技术，可简化车载导航系统的启动过程，缩短了反应时间，提高了载车机动性能。

技术领域

本发明属于陆用车辆导航技术领域，尤其是一种里程计辅助车载动态对准方法。

背景技术

陆用车辆导航系统一般由惯性测量单元和里程计构成。惯性测量单元由三只陀螺仪和三只加速度计构成，敏感载体角增量和速度增量；里程计测量车辆行驶的位移增量。惯性测量单元构成惯性导航系统，装订初始位置完成对准后就可以进行导航解算。惯性导航系统又可以与里程计结合构成车辆航位推算系统，通过惯导系统的姿态航向分解车辆里程计测量的位移增量，从而完成车辆的定位解算功能。由于惯性导航系统的初始对准一般是在载车静止状态下完成的，因此，如何在车辆行驶过程中完成惯导系统的初始对准功能是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目地在于克服现有技术的不足，提出一种里程计辅助车载动态对准方法，解决导航系统初始启动过程中车辆必须静止不动的问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种里程计辅助车载动态对准方法，包括以下步骤：

步骤1、在惯导系统中，进行惯导解算输出姿态航向、速度和位置信息并更新；

步骤2、利用里程计的车辆位移增量输出与惯导解算的姿态角进行里程分解，完成里程计航位推算；

步骤3、以惯导系统的误差模型和航位推算的误差模型作为误差状态的传播方程，利用卡尔曼滤波器对惯导系统的姿态角误差进行估计和校准。

所述步骤1采用三只陀螺仪和三只加速度构成惯性导航系统进行惯导解算，具体方法为：通过采集陀螺仪的输出角速度数据并扣除地球自转角速度以及牵连角速度，计算得到姿态角；加速度计测量的加速度通过方向余弦阵进行坐标变换到地理坐标系的北向、东向、天向轴上，积分地理坐标系上的加速度并扣除重力和有害加速度的影响得到地理坐标系的北向、东向和天向速度；利用地理坐标系的北向、东向速度，并考虑地球的曲率半径计算得到经度和纬度。

所述步骤3惯导系统误差模型包括：姿态角误差、速度误差、位置误差、陀螺常值误差和加表常值误差；所述里程计行位推算的误差模型包括：里程计定位误差、俯仰安装偏角误差、方位安装偏角误差和里程当量误差。

所述利用卡尔曼滤波器对惯导系统的姿态角误差进行估计和校准的方法包括以下步骤：

(1)卡尔曼滤波一步预测步骤：

(2)当滤波时间到时进行滤波更新步骤；

(3)当系统计时器到达修正时刻，以修正后的姿态四元数、速度、位置为初始值进入自主导航步骤。

所述步骤(1)包括状态转移阵的计算、输入噪声方差阵的计算和状态预测与误差方差预测的计算。

所述步骤(2)包括量测计算、滤波增益计算、状态估计更新和误差方差更新。

所述步骤(3)包括姿态四元数修正、速度修正和位置修正过程。

本发明的优点和积极效果是：