[发明专利]一种用于组合导航动基座初始对准的载体前进/倒车判定方法

说明书

本发明公开了一种用于组合导航动基座初始对准的载体前进/倒车判定方法，属于多信息融合领域，应用在精准农业、自动驾驶等领域。当载体前向轴加速度连续多个历元即连续一段时间都大于一定的阈值时，对过去一段时间内的前向轴加速度进行直线拟合。如果拟合直线的斜率大于设定阈值，说明这段时间内载体处于连续前进加速或者持续倒车减速状态，把当前状态定义为载体疑似前进状态。紧接着统计未来一段时间内的GNSS速度，如果GNSS速度持续大于设定阈值，那么可判定载体处于前进状态。

技术领域

本发明属于多信息融合领域，应用在精准农业、自动驾驶等领域，涉及一种用于组合导航动基座初始对准的载体前进/倒车判定方法。

背景技术

随着农业自动化的发展、国家惠农政策的普及以及农民老龄化的比例上升，精准农业逐渐成为国际研究热点。精准农业的普及可以解放双手提高工作效率、提供土地利用率、及时播种收割、节约种子等投入，达到减少劳动力、减少投入、增加产量的目标。

精准农业技术的重要组成部分就是具有信息获取及处理系统的智能化的农业机械。这些智能化的农业机械通常采用了全球导航卫星系统(GNSS)、自动监测和自动控制技术，装备有各种传感器和由微处理器组成的智能控制器。并且，智能化的农业机械常采用惯性/卫星组合导航的方式为载体提供全面的位置、速度和姿态信息。

智能化的农业机械，一般在车体顶部安装单天线GNSS定位模块和IMU，并通过GNSS和IMU进行组合导航为载体提供位置、速度、姿态信息。组合导航第一步是初始对准，即给定IMU初始的位置、速度、姿态信息，其位置、速度信息可以由GNSS给定，针对姿态信息中的航向，常规做法是利用磁力计估算初始航向或者双天线GNSS量测得到或者载体初始指北形成水平指北方位系统或者在高动态机动条件下采用最优滤波估计。针对精准农业领域中低成本单天线和低精度6轴IMU的系统，既没有磁力计信息可以利用，也没有双天线的量测值，更不可能获得高动态条件。如果要求用户每次启动设备车体朝向正北方向进行初始对准更是不现实，唯一只能利用GNSS速度信息估算初始航向。而GNSS速度估算航向更确切的说是估算航迹的方向而不是车辆车头的方向，因为倒车的情况下利用GNSS速度估算的航向和车辆车头的航向是正好反向，二者相差180度。如果不能正确判断载体的前进/倒车状态而直接把速度估算的航向用于组合导航的初始对准，那么组合导航整个系统一定是发散的。

发明内容

[技术问题]

本发明解决的技术问题：初始对准时，利用GNSS速度信息估算初始航向，但是此时载体必需要处于前进运动状态，否则初始航向会相差180度。

[技术方案]

本发明提供一种用于组合导航动基座初始对准的载体前进或倒车状态的判定方法，所述组合导航是指利用单天线GNSS和6轴IMU进行组合导航，所述方法包括如下步骤：

(1)利用载体前向(轴)加速度判定载体的疑似运动状态(前进加速或倒车减速)，

①判断载体是否处于运动状态未知，所述运动状态未知是指当载体静止或接近匀速运动，此时前向轴加速度小于阈值；

②如果载体处于运动状态未知，则判断一段时间内载体的前向轴加速度的变化趋势，当该时间段内载体的前向轴加速度持续大于设定阈值时，对该时间段内的前向轴加速度利用最小二乘法进行直线拟合；

③如果拟合得到的直线的斜率大于设定阈值，则把载体的状态定义为疑似载体前进状态；

(2)在判定疑似载体前进状态的基础上，利用GNSS速度进一步判定载体是前进状态还是其他状态；

如果，从当前k时刻持续到未来k+i时刻，GNSS的速度都大于设定阈值，则可以判定载体处于前进状态，否则，载体运动状态置为运动状态未知。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)①中阈值设为1.8m/s²。