[发明专利]一种面向同构IMU的分布式协同互校准定位方法

说明书

本发明公开了一种面向同构IMU的分布式协同互校准定位方法，属于导航定位技术领域。其包括以下步骤：建立平台之间的相对测距关系；各平台将自身的IMU互校准后定位信息进行广播或发送到指定平台；各平台执行IMU互校准计算，然后将计算得到的定位结果进行播发；各平台根据使用需求选择相应的定位结果。本方法简单易行，对保障室内、城市峡谷等仅能依赖IMU实现定位的应用场景下的有效定位具有重要意义。

技术领域

本发明属于导航定位技术领域，特别是指一种面向同构IMU的分布式协同互校准定位方法。

背景技术

当前大部分中小微平台使用IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)和卫星导航接收机作为导航传感器，并通过松耦合、紧耦合或深耦合的算法途径实现两种传感器的组合导航。在卫星导航不可用、或难以连续输出定位信息的应用环境，这些导航系统将退变为仅依赖IMU定位，定位误差随着时间迅速发散，导致定位信息不可用。

同构IMU是指微陀螺、微加速度计加工工艺技术相近，具有相同结构形态、器件组成、内嵌程序的IMU。同构IMU定位误差具有相似的随机特征，若多个同构IMU近似同时进入独立定位状态，当其数量趋于无限大时，其误差值的统计值趋近于0。基于这一客观条件，利用协同导航思维，通过平台间测距量不发散的特性，在多平台搭载IMU之间建立误差耦合关系来抑制其误差发散，最终通过互校准过程达到提升多平台IMU定位性能的效果。

当前国内外已有部分关于IMU协同互校准的技术途径，其特点是通过卡尔曼滤波估计的方式建立多个IMU之间的误差递推方程来估计和抑制IMU的误差，但其需要存在一个集中式计算平台、或在预先知悉全部IMU误差的互相关特征的基础上由各个平台分别完成计算，因而在实际应用中并不方便且需要占用较高的通信带宽。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向同构IMU的分布式协同互校准定位方法，本方法可面向仅能依赖IMU实现定位的应用场景，实现多个搭载同构IMU的平台间的协同定位。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种面向同构IMU的分布式协同互校准定位方法，包括以下步骤：

(1)在多个平台间建立相对测距关系，每个平台均可在本地获取与其他一个、数个或全部节点的几何观测距离；

(2)每个平台通过通信链路将自身的IMU互校准后定位信息进行广播或发送到指定平台；

(3)每个平台根据获取到的与其他平台的测距值以及对应平台的IMU互校准后定位信息的情况，执行并完成IMU互校准计算；

(4)每个平台执行互校准计算后，将计算得到的本地定位结果作为自身的IMU互校准后定位信息通过通信链路进行播发；

(5)当卫星导航可用时，各平台使用本地IMU输出的原始定位值参与组合定位；当卫星导航不可用时，各平台使用互校准计算的定位值进行定位。

进一步的，所述平台是指通过IMU实现定位的应用个体，包括车辆与机器人、飞行器、航行器、人员设备中的一种或多种。

进一步的，步骤(3)的具体方式为：

(301)若平台获得了与其他平台的测距值，并获得对应平台的IMU互校准后定位信息，则执行步骤(302)～(306)；若平台在当前时刻t1未获得与其他平台的测距值或对应平台的IMU互校准后定位信息，但本地在此前的t0时刻执行过步骤(302)～(306)的互校准计算过程，则执行步骤(307)；若平台在当前时刻未获得与其他平台的测距值或对应平台的IMU互校准后定位信息，且本地此前未执行过步骤(302)～(306)的互校准计算过程，则执行步骤(308)；

(302)获取当前本地IMU输出的互校准定位结果P；当首次执行协同过程尚不具有互校准定位结果时，取当前本地IMU输出的原始定位值作为P；