：本發(fā)明涉及一種基于捷聯(lián)慣導(dǎo)/激光測(cè)速儀組合導(dǎo)航系統(tǒng)的里程計(jì)標(biāo)定方法，屬于慣性技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
：里程計(jì)是測(cè)量車輛行駛速度和路程的一種傳感器，具有完全自主、精度高、測(cè)速范圍寬、動(dòng)態(tài)性能好、測(cè)量誤差不隨時(shí)間發(fā)散的優(yōu)點(diǎn)。單獨(dú)的里程計(jì)不具備導(dǎo)航定位功能，但是與慣導(dǎo)系統(tǒng)組合能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，能實(shí)現(xiàn)全自主、高精度導(dǎo)航定位。組合導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)際使用中捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)和里程計(jì)分別裝在載體的不同位置，需要標(biāo)定里程計(jì)安裝角，一般情況下安裝角標(biāo)定包含航向安裝角和俯仰安裝角。由于車輪周長(zhǎng)受輪胎溫度、充氣壓力以及表面磨損等因素的影響，需要同時(shí)對(duì)里程計(jì)標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。目前公開文獻(xiàn)中用于導(dǎo)航定位領(lǐng)域的里程計(jì)并沒有統(tǒng)一的標(biāo)定方法，本文提出了一種里程計(jì)安裝角和標(biāo)度因數(shù)的標(biāo)定方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：1、發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供了一種基于捷聯(lián)慣導(dǎo)/激光測(cè)速儀組合導(dǎo)航系統(tǒng)的里程計(jì)標(biāo)定方法，它克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決了里程計(jì)裝到載體上時(shí)需要標(biāo)定安裝角和標(biāo)度因數(shù)的問題。2、技術(shù)方案：本發(fā)明一種基于捷聯(lián)慣導(dǎo)/激光測(cè)速儀組合導(dǎo)航系統(tǒng)的里程計(jì)標(biāo)定方法，該方法具體步驟如下：步驟1、將慣組、激光測(cè)速儀和里程計(jì)安裝到載體上，系統(tǒng)上電啟動(dòng)。步驟2、裝訂初始參數(shù)(包括初始的經(jīng)度、緯度、高度、激光測(cè)速儀的標(biāo)度和零偏、激光測(cè)速儀的安裝角、里程計(jì)標(biāo)度初值KD0、里程計(jì)航向安裝角初值α0，里程計(jì)俯仰安裝角初值γ0)至導(dǎo)航計(jì)算機(jī)。步驟3、采集陀螺和加速度計(jì)的輸出數(shù)據(jù)，對(duì)采集到的陀螺和加速度計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差傳播特性和古典控制理論，采用二階調(diào)平和方位估算法來完成系統(tǒng)的粗對(duì)準(zhǔn)，初步確定載體姿態(tài)角。粗對(duì)準(zhǔn)時(shí)間為2分鐘。粗對(duì)準(zhǔn)后利用卡爾曼濾波技術(shù)精對(duì)準(zhǔn)3分鐘。步驟4、導(dǎo)航系統(tǒng)由對(duì)準(zhǔn)模式切換到慣導(dǎo)/激光測(cè)速儀/里程計(jì)組合導(dǎo)航模式，切換完成后載體開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中保持組合導(dǎo)航模式。步驟5、在組合導(dǎo)航模式下利用卡爾曼濾波器融合捷聯(lián)慣導(dǎo)、激光測(cè)速儀輸出信息與里程計(jì)輸出信息，完成里程計(jì)安裝角誤差和標(biāo)度因數(shù)誤差的估計(jì)與補(bǔ)償。其中，步驟5中所述“在組合導(dǎo)航模式下利用卡爾曼濾波器融合捷聯(lián)慣導(dǎo)、激光測(cè)速儀輸出信息與里程計(jì)輸出信息，完成里程計(jì)安裝角誤差和標(biāo)度因數(shù)誤差的估計(jì)與補(bǔ)償”的具體實(shí)現(xiàn)過程說明如下：1、建立組合系統(tǒng)誤差模型建立包含慣導(dǎo)位置誤差、速度誤差、姿態(tài)角誤差、陀螺輸出誤差、加速度計(jì)輸出誤差、激光測(cè)速儀標(biāo)度誤差、激光測(cè)速儀速度零偏誤差、激光測(cè)速儀安裝角余弦值誤差、里程計(jì)標(biāo)度因數(shù)誤差、里程計(jì)安裝角誤差23維的一體化誤差模型。定義L為緯度，λ為經(jīng)度，h為高度，RM、RN分別表示子午圈曲率半徑和卯酉圈曲率半徑，VE、VN、VU分別為導(dǎo)航系下東向、北向、天向速度，ωie為地球自轉(zhuǎn)角速率，fE、fN、fU分別為導(dǎo)航系下東向、北向、天向比力，φE、φN、φU分別為東向、北向、天向的姿態(tài)誤差角，分別載體系下x、y、z軸陀螺零偏，分別載體系下x、y、z軸加速度計(jì)零偏，為姿態(tài)矩陣，為姿態(tài)矩陣的第i行第j列元素，δL為緯度誤差，δλ為經(jīng)度誤差，δh為高度誤差，δVE、δVN、δVU分別東向、北向、天向速度誤差，δKA激光測(cè)速儀標(biāo)度誤差，δBl激光測(cè)速儀零偏誤差，δ(cosαb)、δ(cosβb)、δ(cosγb)為激光測(cè)速儀安裝角余弦值誤差，δKD為里程計(jì)標(biāo)度因數(shù)誤差，δα為里程計(jì)航向安裝角誤差，δγ為里程計(jì)俯仰安裝角誤差。一體化誤差模型如下：2、建立組合系統(tǒng)量測(cè)模型將慣性導(dǎo)航的輸出速度與轉(zhuǎn)換到導(dǎo)航坐標(biāo)系下的激光測(cè)速儀速度輸出和里程計(jì)速度輸出作比較作為觀測(cè)量，建立6維的一體化量測(cè)量，量測(cè)模型可以表示為：ΔVINS/LDV表示慣導(dǎo)與激光測(cè)速儀在導(dǎo)航系下的速度之差，ΔVINS/OD表示慣導(dǎo)與里程計(jì)在導(dǎo)航系下的速度之差，αb、βb、γb為激光測(cè)速儀的安裝角，KA為激光測(cè)速儀標(biāo)度，Bl為激光測(cè)速儀速度零偏，為激光測(cè)速儀的速度輸出，為激光測(cè)速儀在載體系下的速度輸出，VD為里程計(jì)速度輸出。3、基于卡爾曼濾波的誤差估計(jì)與補(bǔ)償基于上述建立的組合系統(tǒng)誤差模型與量測(cè)模型，建立誤差狀態(tài)方程與量測(cè)方程，并基于此采用卡爾曼濾波器進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)計(jì)算，得到里程計(jì)的標(biāo)度誤差δKD、航向安裝角誤差δα、俯仰安裝角誤差δγ。根據(jù)卡爾曼濾波估計(jì)得到的標(biāo)度誤差δKD、航向安裝角誤差δα、俯仰安裝角誤差δα，完成誤差補(bǔ)償，得到里程計(jì)標(biāo)度KDt、航向安裝角αt、俯仰安裝角γt準(zhǔn)確值如下：KDt＝KD0-δKDαt＝α0-δαγt＝γ0-δγ3、優(yōu)點(diǎn)及功效：本發(fā)明一種基于捷聯(lián)慣導(dǎo)/激光測(cè)速儀組合導(dǎo)航系統(tǒng)的里程計(jì)標(biāo)定方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)是：相對(duì)目前公開的標(biāo)定方法，該標(biāo)定方法不需要外部參考信息，無(wú)需停車標(biāo)定，可進(jìn)行實(shí)時(shí)標(biāo)定。附圖說明圖1為里程計(jì)標(biāo)定框圖圖2為里程計(jì)標(biāo)定流程圖圖中符號(hào)說明如下：δKD：里程計(jì)標(biāo)度誤差δα：里程計(jì)航向安裝角誤差δγ：里程計(jì)俯仰安裝角誤差KDt：里程計(jì)標(biāo)度αt：里程計(jì)航向安裝角γt：里程計(jì)俯仰安裝角具體實(shí)施方式：見圖1—圖2，本發(fā)明一種基于捷聯(lián)慣導(dǎo)/激光測(cè)速儀組合導(dǎo)航系統(tǒng)的里程計(jì)標(biāo)定方法，該方法具體步驟如下：步驟1、將慣組、激光測(cè)速儀和里程計(jì)安裝到載體上，系統(tǒng)上電啟動(dòng)。步驟2、裝訂初始參數(shù)(包括初始的經(jīng)度、緯度、高度、激光測(cè)速儀的標(biāo)度和零偏、激光測(cè)速儀的安裝角、里程計(jì)標(biāo)度初值KD0、里程計(jì)航向安裝角初值α0，里程計(jì)俯仰安裝角初值γ0)至導(dǎo)航計(jì)算機(jī)。步驟3、采集陀螺和加速度計(jì)的輸出數(shù)據(jù)，對(duì)采集到的陀螺和加速度計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差傳播特性和古典控制理論，采用二階調(diào)平和方位估算法來完成系統(tǒng)的粗對(duì)準(zhǔn)，初步確定載體姿態(tài)角。粗對(duì)準(zhǔn)時(shí)間為2分鐘。粗對(duì)準(zhǔn)后利用卡爾曼濾波技術(shù)精對(duì)準(zhǔn)3分鐘。步驟4、導(dǎo)航系統(tǒng)由對(duì)準(zhǔn)模式切換到慣導(dǎo)/激光測(cè)速儀/里程計(jì)組合導(dǎo)航模式，切換完成后載體開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中保持組合導(dǎo)航模式。步驟5、在組合導(dǎo)航模式下利用卡爾曼濾波器融合捷聯(lián)慣導(dǎo)、激光測(cè)速儀輸出信息與里程計(jì)輸出信息，完成里程計(jì)安裝角誤差和標(biāo)度因數(shù)誤差的估計(jì)與補(bǔ)償。其中，步驟5中在組合導(dǎo)航模式下利用卡爾曼濾波器標(biāo)定里程計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)過程說明如下：1、建立組合系統(tǒng)誤差模型建立包含慣導(dǎo)位置誤差、速度誤差、姿態(tài)角誤差、陀螺輸出誤差、加速度計(jì)輸出誤差、激光測(cè)速儀標(biāo)度誤差、激光測(cè)速儀速度零偏誤差、激光測(cè)速儀安裝角余弦值誤差、里程計(jì)標(biāo)度因數(shù)誤差、里程計(jì)安裝角誤差23維的一體化誤差模型。定義L為緯度，λ為經(jīng)度，h為高度，RM、RN分別表示子午圈曲率半徑和卯酉圈曲率半徑，VE、VN、VU分別為導(dǎo)航系下東向、北向、天向速度，ωie為地球自轉(zhuǎn)角速率，fE、fN、fU分別為導(dǎo)航系下東向、北向、天向比力，φE、φN、φU分別為東向、北向、天向的姿態(tài)誤差角，分別載體系下x、y、z軸陀螺零偏，分別載體系下x、y、z軸加速度計(jì)零偏，為姿態(tài)矩陣，為姿態(tài)矩陣的第i行第j列元素，δL為緯度誤差，δλ為經(jīng)度誤差，δh為高度誤差，δVE、δVN、δVU分別東向、北向、天向速度誤差，δKA激光測(cè)速儀標(biāo)度誤差，δBl激光測(cè)速儀零偏誤差，δ(cosαb)、δ(cosβb)、δ(cosγb)為激光測(cè)速儀安裝角余弦值誤差，δKD為里程計(jì)標(biāo)度因數(shù)誤差，δα為里程計(jì)航向安裝角誤差，δγ為里程計(jì)俯仰安裝角誤差。一體化誤差模型如下：2、建立組合系統(tǒng)量測(cè)模型將慣性導(dǎo)航的輸出速度與轉(zhuǎn)換到導(dǎo)航坐標(biāo)系下的激光測(cè)速儀速度輸出和里程計(jì)速度輸出作比較作為觀測(cè)量，建立6維的一體化量測(cè)量，量測(cè)模型可以表示為：ΔVINS/LDV表示慣導(dǎo)與激光測(cè)速儀在導(dǎo)航系下的速度之差，ΔVINS/OD表示慣導(dǎo)與里程計(jì)在導(dǎo)航系下的速度之差，αb、βb、γb為激光測(cè)速儀的安裝角，KA為激光測(cè)速儀標(biāo)度，Bl為激光測(cè)速儀速度零偏，為激光測(cè)速儀的速度輸出，為激光測(cè)速儀在載體系下的速度輸出，VD為里程計(jì)速度輸出。3、基于卡爾曼濾波的誤差估計(jì)與補(bǔ)償基于上述建立的組合系統(tǒng)誤差模型與量測(cè)模型，建立誤差狀態(tài)方程與量測(cè)方程，并基于此采用卡爾曼濾波器進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)計(jì)算，得到里程計(jì)的標(biāo)度誤差δKD、航向安裝角誤差δα、俯仰安裝角誤差δγ。根據(jù)卡爾曼濾波估計(jì)得到的標(biāo)度誤差δKD、航向安裝角誤差δα、俯仰安裝角誤差δα，完成誤差補(bǔ)償，得到里程計(jì)標(biāo)度KDt、航向安裝角αt、俯仰安裝角γt準(zhǔn)確值如下：KDt＝K0D-δKDαt＝α0-δαγt＝γ0-δγ。