基于速度在線(xiàn)修正的慣性導(dǎo)航車(chē)輛姿態(tài)測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種車(chē)輛姿態(tài)測(cè)量方法，尤其是一種無(wú)需外部信息，可實(shí)現(xiàn)自主姿態(tài) 測(cè)量且成本低的基于速度修正的慣性導(dǎo)航車(chē)輛姿態(tài)測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，對(duì)于車(chē)輛姿態(tài)所采用的測(cè)量方法及問(wèn)題如下： 第一種是采用高精度慣性（INS)導(dǎo)航模塊。慣性導(dǎo)航模塊是由H軸巧螺(機(jī)械巧螺、激 光巧螺、光纖巧螺W及MEMS巧螺)、H軸加速度計(jì)(擺式加速度計(jì)和振梁式加速度計(jì))、信號(hào) 采集和計(jì)算電路組成，能夠測(cè)量車(chē)輛的H軸角速率和H軸線(xiàn)加速度，通過(guò)積分能夠即可直 接得到車(chē)輛的姿態(tài)角度、線(xiàn)速度和位置等信息。采用慣性導(dǎo)航模塊無(wú)需外部信息，使用方 便，但是卻必需采用高精度慣性導(dǎo)航模塊，存在著成本高的問(wèn)題，而且因慣性器件漂移所產(chǎn) 生的誤差不能隨時(shí)在線(xiàn)修正，需要定時(shí)停車(chē)修正。
[0003] 第二種是采用慣性導(dǎo)航與全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS)的組合測(cè)量方法。主要是由 卡爾曼濾波器通過(guò)慣性導(dǎo)航誤差方程進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航作為觀測(cè)量，計(jì)算出慣性導(dǎo) 航誤差(姿態(tài)角誤差、速度誤差W及位置誤差)，再將誤差反饋給慣性導(dǎo)航進(jìn)行補(bǔ)償修正，最 后得到精度較高的車(chē)輛姿態(tài)等信息。雖然目前大多使用該方法，但是如果在衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào) 丟失（比如車(chē)輛通過(guò)涵洞、茂密樹(shù)林及城市高樓林立地方）或衛(wèi)星信號(hào)受到干擾或車(chē)輛本身 不具備接收衛(wèi)星導(dǎo)航信息條件時(shí)，該方法就失去了意義。
[0004] 第H種是用垂直巧螺進(jìn)行測(cè)量，但是此方法只適合姿態(tài)測(cè)量精度低而且是勻速運(yùn) 動(dòng)的車(chē)輛，適用面窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種無(wú)需外部信息，可 實(shí)現(xiàn)自主姿態(tài)測(cè)量且成本低的基于速度在線(xiàn)修正的慣性導(dǎo)航車(chē)輛姿態(tài)測(cè)量方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是；一種基于速度在線(xiàn)修正的慣性導(dǎo)航車(chē)輛姿態(tài)測(cè)量方 法，其特征在于按照如下步驟進(jìn)行： 步驟1 ;慣性導(dǎo)航W隨動(dòng)的導(dǎo)航坐標(biāo)系測(cè)量姿態(tài)角、車(chē)輛前進(jìn)方向速度Vy和修正間隔 車(chē)輛轉(zhuǎn)彎角度立V/ ;所述隨動(dòng)的導(dǎo)航坐標(biāo)系即車(chē)前進(jìn)方向?yàn)閄軸、天向?yàn)閥軸，Z向按右手法 則； 步驟2 ;判斷是否為導(dǎo)航修正時(shí)間？否，則進(jìn)行步驟6 ;是，則進(jìn)行步驟3 ; 步驟3 ;讀取車(chē)輛速度^:，則觀測(cè)矩陣Z如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于速度在線(xiàn)修正的慣性導(dǎo)航車(chē)輛姿態(tài)測(cè)量方法，其特征在于按照如下步驟進(jìn) 行： 步驟1 :慣性導(dǎo)航以隨動(dòng)的導(dǎo)航坐標(biāo)系測(cè)量姿態(tài)角、車(chē)輛前進(jìn)方向速度Vy和修正間隔 車(chē)輛轉(zhuǎn)彎角度所述隨動(dòng)的導(dǎo)航坐標(biāo)系即車(chē)前進(jìn)方向?yàn)閤軸、天向?yàn)閥軸，z向按右手法 則； 步驟2 :判斷是否為導(dǎo)航修正時(shí)間？否，則進(jìn)行步驟6 ;是，則進(jìn)行步驟3 ; 步驟3 :讀取車(chē)輛速度Vk，則觀測(cè)矩陣Z如下：
式中Vx為車(chē)輛行駛過(guò)程任意時(shí)刻的橫向速度，為零； 步驟4 :卡爾曼濾波計(jì)算速度誤差及姿態(tài)角誤差； 步驟5 :用所得姿態(tài)角誤差對(duì)慣性導(dǎo)航所測(cè)量的姿態(tài)角進(jìn)行修正； 步驟6 :輸出姿態(tài)角。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種基于速度在線(xiàn)修正的慣性導(dǎo)航車(chē)輛姿態(tài)測(cè)量方法，是以慣性導(dǎo)航模塊以隨動(dòng)的導(dǎo)航坐標(biāo)系所測(cè)量的車(chē)輛前進(jìn)方向速度Vy和修正間隔車(chē)輛轉(zhuǎn)彎角度 以及從車(chē)輛OBD接口或轉(zhuǎn)速傳感器得到的速度信號(hào)建立卡爾曼濾波器的觀測(cè)矩陣，得到姿態(tài)角誤差并對(duì)慣性導(dǎo)航所測(cè)量的姿態(tài)角進(jìn)行修正，即可得到高精度車(chē)輛姿態(tài)。無(wú)需外部信息，可實(shí)現(xiàn)自主姿態(tài)測(cè)量，避免現(xiàn)有技術(shù)因使用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）所存在的問(wèn)題，同時(shí)無(wú)需高精度慣性導(dǎo)航模塊，降低了測(cè)量成本。另外，因采用速度在線(xiàn)修正，即對(duì)于慣性器件漂移所產(chǎn)生的誤差隨時(shí)在線(xiàn)修正，無(wú)需定時(shí)停車(chē)修正。
【IPC分類(lèi)】G01C21-26
【公開(kāi)號(hào)】CN104567888
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410818049
【發(fā)明人】田雨農(nóng), 周秀田, 李剛
【申請(qǐng)人】大連樓蘭科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日