技術(shù)特征：

1.一種車輛姿態(tài)安全預(yù)警方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：利用MEMS陀螺儀測量車輛的角速率信息，利用加速度計測量車輛的第一加速度信息，利用GPS輸出信息計算得到第二加速度信息；

S2：選取姿態(tài)誤差角、陀螺常值偏移和加速度計常值零偏作為狀態(tài)向量，利用卡爾曼濾波基本方程對所述狀態(tài)向量進(jìn)行估計，獲得估計的狀態(tài)向量；

S3：使用估計的狀態(tài)向量中的姿態(tài)誤差角修正姿態(tài)矩陣，獲得修正后的姿態(tài)矩陣，根據(jù)修正后的姿態(tài)矩陣解算出俯仰角、橫滾角和航向角；將所述角速率信息扣除所述估計的狀態(tài)向量中的所述陀螺常值偏移得到角速率值；根據(jù)所述第一加速度信息、第二加速度信息及所述估計的狀態(tài)向量中的所述加速度計常值零偏得到加速度值；

S4：根據(jù)所述俯仰角、橫滾角、航向角、角速率值及加速度值判斷車輛姿態(tài)，并輸出所述俯仰角、橫滾角、航向角、角速率值、加速度值及車輛姿態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛姿態(tài)安全預(yù)警方法，其特征在于，在所述步驟S2之前還包括以下步驟：

T1：對所述角速率信息和第一加速度信息進(jìn)行標(biāo)定處理，獲得標(biāo)定后的角速率信息和第一加速度信息；

T2：將所述標(biāo)定后的第一加速度信息與根據(jù)GPS輸出信息計算得到的所述第二加速度信息進(jìn)行對比，計算兩者的差值，獲得加速度匹配信息，并對所述標(biāo)定后的角速率信息進(jìn)行正交標(biāo)定；

T3：判斷GPS是否可用，若GPS不可用，則轉(zhuǎn)至步驟S2；若GPS可用，則判斷車輛是否轉(zhuǎn)彎，若轉(zhuǎn)彎則轉(zhuǎn)至步驟S2，若不轉(zhuǎn)彎則將此刻所述加速計測量得到的加速度信息與根據(jù)GPS輸出信息計算得到的加速度信息進(jìn)行對比，計算兩者的差值，獲得加速度補(bǔ)償信息，再轉(zhuǎn)至步驟S2。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛姿態(tài)安全預(yù)警方法，其特征在于，在所述步驟T3和步驟S2之間還包括以下步驟：

在所述步驟T3中，若判斷車輛轉(zhuǎn)彎，則消除轉(zhuǎn)彎時X軸陀螺輸出的角速率，同時消除轉(zhuǎn)彎時Y軸陀螺輸出的角速率；

在消除轉(zhuǎn)彎時X軸陀螺的輸出的角速率之后，再判斷車輛是否處于轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，若車輛處于轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，則對X軸陀螺輸出的角速率信息進(jìn)行積分，得到俯仰角，并輸出；若車輛沒有處于轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，則轉(zhuǎn)至步驟S2；

在消除轉(zhuǎn)彎時Y軸陀螺輸出的角速率之后，對Y軸陀螺輸出的角速率進(jìn)行積分得到第一俯仰角，同時根據(jù)加速度計的輸出估計出第二俯仰角，之后計算所述第一俯仰角與所述第二俯仰角的差值；并判斷GPS是否可用，若GPS不可用且所述第一俯仰角與所述第二俯仰角的差值大于預(yù)設(shè)閾值時，則對Y軸陀螺輸出的角速率信息進(jìn)行積分，估計當(dāng)前的俯仰角，并輸出；若GPS可用，則轉(zhuǎn)至所述步驟S2。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛姿態(tài)安全預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：

S2-1：選定濾波狀態(tài)向量X(t)：姿態(tài)誤差角φ＝[φ_E φ_N φ_U]^T、陀螺常值漂移ε^b＝[ε_xε_y ε_z]^T、加速度計常值零偏即

S2-2：確立系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程：

其中，X^&(t)為狀態(tài)向量X(t)的導(dǎo)數(shù)，φ^&、ε^&b和▽^&b依次為姿態(tài)誤差角φ、陀螺常值漂移ε^b、加速度計常值零偏▽^b的導(dǎo)數(shù)；

是9×9維的連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；

0代表3×3維的零陣是3×3維的從機(jī)體坐標(biāo)系b系到平臺坐標(biāo)系n系的方向余弦矩陣；w(t)為系統(tǒng)的激勵白噪聲過程，是3維向量，G(t)是9×3維的噪聲轉(zhuǎn)移矩陣；

S2-3：對所述系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程進(jìn)行離散化處理得到離散化后的9×9維的狀態(tài)一步轉(zhuǎn)移矩陣Φ_k,k-1，Φ_k,k-1＝I+TF(t)，其中，T為濾波周期，I為9×9維的對角線元素全部為1，其余元素全部為0的單位矩陣；

S2-4：根據(jù)姿態(tài)矩陣和所述加速度匹配信息，或者根據(jù)姿態(tài)矩陣和所述加速度補(bǔ)償信息確定量測向量，并根據(jù)所述量測向量與狀態(tài)向量確定量測方程；

S2-5：根據(jù)所述狀態(tài)向量、狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程及量測方程，并利用所述濾波基本方程對被估計的所述狀態(tài)向量進(jìn)行求解，得到估計的狀態(tài)向量。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛姿態(tài)安全預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟S2-4具體包括：

將機(jī)體坐標(biāo)系b系的所述加速度匹配信息或所述加速度補(bǔ)償信息f^b＝[f_x f_y f_z]^T投影到平臺坐標(biāo)系n系，得到E為東向，N為北向，U為天向，即

其中，是3×3維的從機(jī)體坐標(biāo)系b系到平臺坐標(biāo)系n系的方向余弦矩陣，即選取的量測向量Z_k為fⁿ的前兩維，即描述量測向量Z_k與狀態(tài)向量X_k之間關(guān)系的量測方程為：

其中，是量測矩陣，g為重力加速度的大小，T₀₀,T₀₁,T₀₂,T₁₀,T₁₁,T₁₂為姿態(tài)矩陣中前兩行的元素，V_k為2×1維量測噪聲序列，其均值為0。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛姿態(tài)安全預(yù)警方法，其特征在于，在所述步驟S2-5中，所述濾波基本方程如下：

a)狀態(tài)一步預(yù)測方程為其中，為狀態(tài)一步預(yù)測估計值，Φ_k,k-1為狀態(tài)一步轉(zhuǎn)移矩陣，為前一時刻狀態(tài)向量的估計值；

b)一步預(yù)測均方誤差陣其中，P_k/k-1為一步預(yù)測均方誤差陣，P_k-1為前一時刻狀態(tài)估計的均方誤差陣，Q_k-1為系統(tǒng)噪聲方差陣，為狀態(tài)一步轉(zhuǎn)移矩陣Φ_k,k-1的轉(zhuǎn)置；

c)計算濾波增益陣其中，K_k為濾波增益陣，H_k為量測矩陣，為H_k的轉(zhuǎn)置；R_k為量測噪聲序列的方差陣，其中，z_k0和z_k1為量測向量中的兩個分量，w為權(quán)重系數(shù)；

d)狀態(tài)估計其中，為當(dāng)前時刻狀態(tài)向量的估計值，Z_k為量測向量；

e)計算估計的均方誤差其中，P_k為當(dāng)前時刻被估計的狀態(tài)向量的均方誤差陣，I為單位矩陣；

根據(jù)所述基本濾波方程a)-e)計算得到k時刻被估計的狀態(tài)向量即狀態(tài)向量X(t)在t_k時刻的估計值。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的車輛姿態(tài)安全預(yù)警方法，其特征在于，在所述步驟S4中，還包括顯示所述俯仰角、橫滾角、航向角、角速率值及加速度值的步驟。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的車輛姿態(tài)安全預(yù)警方法，其特征在于，還包括將所述步驟S4中判斷出的所述車輛姿態(tài)進(jìn)行語音播報的步驟。

9.一種車輛姿態(tài)安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括：

MEMS陀螺儀，用于測量車輛的角速率信息；

加速度計，用于實時測量車輛的第一加速度信息；

GPS，用于獲得車輛的第二加速度信息；

姿態(tài)解算單元，用于根據(jù)所述角速率信息、第一加速度信息和第二加速度信息進(jìn)行姿態(tài)解算，獲得車輛的姿態(tài)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛姿態(tài)安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，還包括顯示單元和語音播報單元，所述顯示單元用于顯示所述俯仰角、橫滾角、航向角、角速率值、加速度值及車輛姿態(tài)；所述語音播報單元用于控制并播報所述車輛姿態(tài)。