[发明专利]车载惯导安装误差角的标定方法

说明书

本发明提供一种车载惯导安装误差角的标定方法，包括：获取车载惯导的实时惯导角速度以及实时惯导加速度并基于其获得惯导俯仰角θ和横滚角γ及捷联矩阵基于所述以及在地理坐标系n上投影得到水平加速度经过积分计算得出惯导本体坐标系m在地理坐标系n内的水平方向的位置增量并利用GNSS的位置增量的累加值∑ΔEN将位置归一化处理，得到水平位置分量并根据所述水平位置分量计算得到惯导方位安装误差角Δφ。本发明不需要限制车辆的行驶速度和路线，且对惯导的安装角度没有任何约束要求，计算量很小、标定速度快、精度较高，具有广泛的适用性。

技术领域

本发明属于惯性导航与卫星导航技术领域，具体涉及一种车载惯导安装误差角的标定方法。

背景技术

对于车载组合导航系统，比较常用的组合方式为惯性导航(惯导)和卫星导航(卫导)组合(即IMU/GNSS组合导航)、基于IMU(惯性测量单元)和视觉的SLAM(定位和建图)技术、基于IMU和激光雷达的定位技术等。由于车内安装环境的限制，而且有的惯导跟卫导板卡或其它设备集成，所以惯导的安装位置和安装角度往往比较随意，惯导本体坐标系相对于车体坐标系往往有较大的安装误差。有些场合需要监测车辆的姿态信息和定位信息，安装误差较大时，车辆姿态信息误差较大，在卫导失效情况下，未经安装误差补偿的车辆位置精度发散很快。在此背景下，如何快速标定出惯导相对于车体的安装误差角，具有很高的实用价值。

现有技术中，一般有两种方法来补偿或消除惯导的安装误差。第一种方法是使用全站仪等高精度仪器，测出IMU和车体上的若干特征点的相对位置关系，计算出IMU的安装误差角，但全站仪操作复杂，且每次重新安装时都要重新标定，这对实际工程应用带来很多不便和限制，缺乏灵活性和通用性；第二种方法是在线补偿方法，利用惯导和GNSS在运动中的信息，采用不同的算法估算安装误差角。相对而言，第二种方法更具灵活性，对安装位置无特殊要求，更利于广泛应用。

在线补偿方法中，公开号为CN108594283A的专利文献《一种车载星基增强多模GNSS/MIMU组合导航中MIMU安装误差角的计算方法》利用车辆加速过程中改进的加速度测量模型，推导出安装误差角的非线性方程组，再利用牛顿迭代法求解。该方法捕捉了车辆加速过程的特征，且限制了安装误差角的迭代计算条件，对车辆行驶有要求，对惯导的安装角也有限制，且计算较为复杂；论文文献《车辆运动学约束辅助的惯性导航算法》(作者付强文)利用车辆运动学约束条件，即车辆正常行驶时横向和法向速度为零的条件，将俯仰和方位安装误差角扩展为状态变量，建立卡尔曼滤波方程，进行组合导航解算，从而估计安装误差角，该方法要求安装误差角为小角度，且只能估计俯仰和方位安装误差角，计算量大。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种车载惯导安装误差角的标定方法，不需要限制车辆的行驶速度和路线，且对惯导的安装角度没有任何约束要求，计算量很小、标定速度快、精度较高，具有广泛的适用性。

为了解决上述问题，本发明提供一种车载惯导安装误差角的标定方法，包括如下步骤：

获取车载惯导的实时惯导角速度以及实时惯导加速度

根据获取的以及获得惯导俯仰角θ和横滚角γ，并基于θ、γ获得捷联矩阵

基于所述以及在地理坐标系n上投影得到水平加速度经过积分计算得出惯导本体坐标系m在地理坐标系n内的水平方向的位置增量并利用GNSS的位置增量的累加值∑ΔEN将位置归一化处理，得到水平位置分量并根据所述水平位置分量计算得到惯导方位安装误差角Δφ；和/或，

基于所述以及获得惯导本体坐标系m的加速度分量经过积分计算得出惯导本体坐标系m的位置增量并利用GNSS的位置增量的累加值∑ΔEN将位置归一化处理，得到惯导本体坐标系m的位置分量并根据所述惯导本体坐标系m的位置分量计算得到惯导水平安装误差角，所述惯导水平安装误差角包括俯仰安装误差角Δθ和横滚安装误差角Δγ。

优选地，所述θ、γ由经过互补滤波或AHRS算法实时解算得到。