[发明专利]一种基于高精度惯性预积分的因子图组合导航方法

权利要求书

1.一种基于高精度惯性预积分的因子图组合导航方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：采集k时刻的惯性传感器数据，所述惯性传感器数据包括加速度计数据陀螺数据

步骤二：基于所述加速度计数据和陀螺数据计算高精度惯性预积分值及相邻两优化时刻之间载体导航信息，所述载体导航信息包括载体速度信息、载体位置信息；

步骤三：基于所述加速度计数据和所述陀螺数据计算得到高精度惯性预积分误差传递方程；

步骤四：当采集到其他导航传感器数据S(k+1)时，计算惯性残差，并联合其他量测传感器所提供的残差项优化求解的载体导航信息；

步骤五：输出k+1时刻载体导航信息，并跳转至步骤一，用于求解k+2时刻载体导航信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于高精度惯性预积分的因子图组合导航方法，其特征在于，所述步骤二具体为：

1)输出加速度计数据陀螺数据

其中，为机体系相对于导航系n在机体系b下的分量，即实际导航解算所需要的载体运动角速率，为陀螺的输出值，b_ω为陀螺零偏，n_ω为陀螺白噪声，为导航系到机体系的坐标转换矩阵，为载体实际运动的加速度在导航系下的分量，为机体系到导航系的坐标转换矩阵，f^b为加速度计的输出值，g为地球重力加速度，n_a为加速度计白噪声，b_a为加速度计零偏；为地球自转角速率在导航系下的投影，其中下标i表示惯性坐标系，e表示地球坐标系，为载体运动带来的导航系与地球坐标系的转动角速率；为载体运动导致导航系相对于地球系的运动速度在导航系上的投影；

2)相邻两优化时刻t_k与t_k+1之间，一共有l个IMU数据，计算载体姿态信息：

其中，n_k+1、b_k+1分别表示t_k+1时刻的导航系与机体系，n_k、b_k分别表示t_k时刻的导航系与机体系，分别表示t_k与t_k+1时刻的载体姿态信息，表示t_k+1时刻高精度姿态预积分；

3)相邻两优化时刻t_k与t_k+1之间，计算载体速度信息：

其中，表示t_k+1时刻导航系到t_k时刻机体系的坐标转换矩阵，分别表示t_k+1时刻与t_k时刻载体速度信息，表示t_k时刻地球自转角速率，表示t_k时刻由载体运动带来的导航系与地球坐标系的转动角速率，ΔT表示相邻两优化时刻的时间间隔，表示t_k时刻重力加速度，表示t_k+1时刻高精度速度预积分；

4)相邻两优化时刻t_k与t_k+1之间，按如下形式计算载体位置信息：

其中，分别表示t_k+1时刻与t_k时刻载体在地球系下的位置信息，初始时刻载体在地球系下的位置为载体的经度、纬度、高度信息，表示t_k时刻导航系到地球系的坐标转换矩阵。

3.根据权利要求2所述的一种基于高精度惯性预积分的因子图组合导航方法，其特征在于，所述的表达式为：

其中，表示载体东向运动速率，表示载体北向运动速率，h为载体所处高度，R_m为子午圈曲率半径，R_n为卯酉圈曲率半径，L为载体所处位置的纬度信息。