基于速度在線修正的慣性導(dǎo)航車輛姿態(tài)測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種車輛姿態(tài)測量方法，尤其是一種無需外部信息，可實(shí)現(xiàn)自主姿態(tài) 測量且成本低的基于速度修正的慣性導(dǎo)航車輛姿態(tài)測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，對于車輛姿態(tài)所采用的測量方法及問題如下： 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 采集和計(jì)算電路組成，能夠測量車輛的H軸角速率和H軸線加速度，通過積分能夠即可直 接得到車輛的姿態(tài)角度、線速度和位置等信息。采用慣性導(dǎo)航模塊無需外部信息，使用方 便，但是卻必需采用高精度慣性導(dǎo)航模塊，存在著成本高的問題，而且因慣性器件漂移所產(chǎn) 生的誤差不能隨時(shí)在線修正，需要定時(shí)停車修正。
[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)的組合測量方法。主要是由 卡爾曼濾波器通過慣性導(dǎo)航誤差方程進(jìn)行預(yù)測，通過衛(wèi)星導(dǎo)航作為觀測量，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 丟失（比如車輛通過涵洞、茂密樹林及城市高樓林立地方）或衛(wèi)星信號受到干擾或車輛本身 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)行測量，但是此方法只適合姿態(tài)測量精度低而且是勻速運(yùn) 動的車輛，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)問題，提供一種無需外部信息，可 實(shí)現(xiàn)自主姿態(tài)測量且成本低的基于速度在線修正的慣性導(dǎo)航車輛姿態(tài)測量方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是；一種基于速度在線修正的慣性導(dǎo)航車輛姿態(tài)測量方 法，其特征在于按照如下步驟進(jìn)行： 步驟1 ;慣性導(dǎo)航W隨動的導(dǎo)航坐標(biāo)系測量姿態(tài)角、車輛前進(jìn)方向速度Vy和修正間隔 車輛轉(zhuǎn)彎角度立V/ ;所述隨動的導(dǎo)航坐標(biāo)系即車前進(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 ;讀取車輛速度^:，則觀測矩陣Z如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于速度在線修正的慣性導(dǎo)航車輛姿態(tài)測量方法，其特征在于按照如下步驟進(jìn) 行： 步驟1 :慣性導(dǎo)航以隨動的導(dǎo)航坐標(biāo)系測量姿態(tài)角、車輛前進(jìn)方向速度Vy和修正間隔 車輛轉(zhuǎn)彎角度所述隨動的導(dǎo)航坐標(biāo)系即車前進(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 :讀取車輛速度Vk，則觀測矩陣Z如下：
式中Vx為車輛行駛過程任意時(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)角誤差對慣性導(dǎo)航所測量的姿態(tài)角進(jìn)行修正； 步驟6 :輸出姿態(tài)角。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于速度在線修正的慣性導(dǎo)航車輛姿態(tài)測量方法，是以慣性導(dǎo)航模塊以隨動的導(dǎo)航坐標(biāo)系所測量的車輛前進(jìn)方向速度Vy和修正間隔車輛轉(zhuǎn)彎角度 以及從車輛OBD接口或轉(zhuǎn)速傳感器得到的速度信號建立卡爾曼濾波器的觀測矩陣，得到姿態(tài)角誤差并對慣性導(dǎo)航所測量的姿態(tài)角進(jìn)行修正，即可得到高精度車輛姿態(tài)。無需外部信息，可實(shí)現(xiàn)自主姿態(tài)測量，避免現(xiàn)有技術(shù)因使用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）所存在的問題，同時(shí)無需高精度慣性導(dǎo)航模塊，降低了測量成本。另外，因采用速度在線修正，即對于慣性器件漂移所產(chǎn)生的誤差隨時(shí)在線修正，無需定時(shí)停車修正。
【IPC分類】G01C21-26
【公開號】CN104567888
【申請?zhí)枴緾N201410818049
【發(fā)明人】田雨農(nóng), 周秀田, 李剛
【申請人】大連樓蘭科技股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月25日