一種簡(jiǎn)化慣性導(dǎo)航設(shè)備安裝要求的方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車載導(dǎo)航設(shè)備，尤其涉及一種簡(jiǎn)化慣性導(dǎo)航設(shè)備安裝要求的方法與裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 慣性導(dǎo)航技術(shù)最早應(yīng)用于船只、飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星上，其傳感器價(jià)格昂貴且體 積大。隨著微電子機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，MEMS慣性傳感器的成本和體積都大大降低，使慣性導(dǎo)航 技術(shù)在汽車、消費(fèi)等領(lǐng)域可以廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的慣性導(dǎo)航設(shè)備對(duì)安裝有較高的要求，規(guī)定了 設(shè)備的"前面"要與載體的前面對(duì)齊，設(shè)備的"上面"與載體的上面對(duì)齊。安裝要求提高了安 裝的成本，限制了設(shè)計(jì)的靈活性，并有安裝錯(cuò)誤、移位等隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)化慣性導(dǎo)航設(shè)備安裝要 求的方法。
[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0005] -種簡(jiǎn)化慣性導(dǎo)航設(shè)備安裝要求的方法，包括以下步驟：
[0006] S1:獲取載體靜止時(shí)各個(gè)時(shí)間序列的比力@;
[0007] S2:根據(jù)公式（1)進(jìn)行計(jì)算，得到載體靜止時(shí)的比力均值和傳感器坐標(biāo)系下的 上向向量up，
[0009] 其中：i表示第i個(gè)時(shí)間序列，N表示總共經(jīng)過N個(gè)時(shí)間序列，| |表示比力均值 spf的模，表示傳感器坐標(biāo)系下的上向向量；
[0010] S3:獲取載體行駛過程中的各個(gè)時(shí)間序列的比力@:和載體行駛的加速度acck， 其中k表示第k個(gè)時(shí)間序列；
[0011] S4:根據(jù)公式(2)進(jìn)行計(jì)算，得到水平加速度_，
[0013] S5:根據(jù)公式(3)進(jìn)行計(jì)算，得到比力與加速度的相關(guān)系數(shù)plg，并計(jì)算p|g最大 時(shí)所對(duì)應(yīng)傳感器坐標(biāo)系下的前向向量flO.,
[0016] 其中：|fr〇|表示前向向量fro的模，:i表示ak的平均數(shù)，lb表示bk的平均數(shù)；
[0017] S6:根據(jù)傳感器坐標(biāo)系下的上向向量??、前向向量和載體坐標(biāo)系下的上向單 位向量?和前向單位向量?得到傳感器坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)變換Ri;
[0018] S7:根據(jù)公式(4)，計(jì)算得到載體坐標(biāo)系下的角速度這C和比力
[0020] 其中，怒8為傳感器坐標(biāo)系下的角速度，為傳感器坐標(biāo)系下的比力，這c為載 體坐標(biāo)系下的角速度，為載體坐標(biāo)系下的比力，R|為傳感器坐標(biāo)系至載體坐標(biāo)系的 旋轉(zhuǎn)變換；
[0021] S8:將S7中得到的載體坐標(biāo)系下的角速度"gc和比力應(yīng)用到捷聯(lián)慣性導(dǎo)航算 法中來計(jì)算載體當(dāng)前的位置信息。
[0022] 優(yōu)選地，所述慣性導(dǎo)航算法為捷聯(lián)慣性導(dǎo)航算法。
[0023] 優(yōu)選地，在S3中，當(dāng)所述載體的速度加速至10km/h或者所述載體加速至10km/h以 上時(shí)，獲取載體行駛過程中的比力加速度acck。
[0024] 優(yōu)選地，所述S6中具體包括有以下子步驟：
[0025] S61:對(duì)前向單位向量f、前向向量f 、.上向單位向量S__和上向向量?獲進(jìn)行正交 規(guī)范化；
[0026] S62:計(jì)算正交規(guī)范后的前向單位向量f:和前向向量&的叉積，將該叉積記為前 向叉積；
[0027] S63:計(jì)算正交規(guī)范后的上向單位向量遷和上向向量?φ的叉積，將該叉積記為上 向叉積；
[0028] S64:將前向叉積和上向叉積變換為矩陣形式，并將變換后的前向叉積和上向叉積 相乘得到旋轉(zhuǎn)變換R|e
[0029] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種簡(jiǎn)化慣性導(dǎo)航設(shè)備安裝要求的裝置。
[0030] 為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0031] -種簡(jiǎn)化慣性導(dǎo)航設(shè)備安裝要求的裝置，包括以下模塊：
[0032]第一信息獲取模塊:獲取載體靜止時(shí)各個(gè)時(shí)間序列的比力sjpii;
[0033]第一計(jì)算處理模塊:根據(jù)公式（1)進(jìn)行計(jì)算，得到載體靜止時(shí)的比力均值spf和傳 感器坐標(biāo)系下的上向向量?β，
[0035] 其中：i表示第i個(gè)時(shí)間序列，Ν表示總共經(jīng)過Ν個(gè)時(shí)間序列，|@|表示比力均值 s.p.f__的模，Up.表示傳感器坐標(biāo)系下的上向向量；
[0036] 第二信息獲取模塊:獲取載體行駛過程中的各個(gè)時(shí)間序列的比力@和載體行 駛的加速度acck，其中k表示第k個(gè)時(shí)間序列；
[0037 ]第二計(jì)算處理模塊：根據(jù)公式（2 )進(jìn)行計(jì)算，得到水平加速度,
[0038]第三計(jì)算處理模塊:根據(jù)公式(3)進(jìn)行計(jì)算，得到比力與加速度的相關(guān)系數(shù)Pllip 并計(jì)算最大時(shí)所對(duì)應(yīng)傳感器坐標(biāo)系下的前向向量???,
[0041]其中：|fr.〇|表示前向向量frG的模，3表示ak的平均數(shù)，??表示bk的平均數(shù)；
[0042 ]旋轉(zhuǎn)變換模塊:根據(jù)傳感器坐標(biāo)系下的上向向量Π??、前向向量fjg:和載體坐標(biāo)系 下的上向單位向量這和前向單位向量^得到傳感器坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)變換R|:;:
[0043]第四計(jì)算處理模塊：根據(jù)公式（4)，計(jì)算得到載體坐標(biāo)系下的角速度和比力 spfc,
[0045] 其中，逆為傳感器坐標(biāo)系下的角速度，@fS為傳感器坐標(biāo)系下的比力，；gC為載 體坐標(biāo)系下的角速度，為載體坐標(biāo)系下的比力，R|為傳感器坐標(biāo)系至載體坐標(biāo)系的 旋轉(zhuǎn)變換；
[0046] 信息處理模塊:將第四計(jì)算處理模塊中得到的載體坐標(biāo)系下的角速度和比力 應(yīng)用到捷聯(lián)慣性導(dǎo)航算法中來計(jì)算載體當(dāng)前的位置信息。
[0047] 優(yōu)選地，在旋轉(zhuǎn)變換模塊中具體包括以下子模塊：
[0048] 正交規(guī)范模塊:對(duì)前向單位向量f、前向向量;^、上向單位向量茌和上向向量 進(jìn)行正交規(guī)范化；
[0049] 第一向量計(jì)算模塊:計(jì)算正交規(guī)范后的前向單位向量f:和前向向量^的叉積，將 該叉積記為前向叉積；
[0050] 第二向量計(jì)算模塊:計(jì)算正交規(guī)范后的上向單位向量遷和上向向量g的叉積，將 該叉積記為上向叉積；
[0051] 矩陣變換模塊:將前向叉積和上向叉積變換為矩陣形式，并將變換后的前向叉積 和上向叉積相乘得到旋轉(zhuǎn)變換Ri
[0052] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：
[0053]本發(fā)明的使用使得慣性傳感器的安裝要求降低，不需要慣性導(dǎo)航設(shè)備的前面一定 要與載體的前面對(duì)齊，慣性導(dǎo)航設(shè)備的上面一定要與載體的上面對(duì)齊，降低了慣性導(dǎo)航設(shè) 備的安裝要求，提高了設(shè)計(jì)的靈活性，使得不會(huì)存在安裝錯(cuò)誤的隱患，設(shè)備只需要與載體剛 性連接，不需要考慮安裝姿態(tài)。
【附圖說明】
[0054] 圖1為本發(fā)明的簡(jiǎn)化慣性導(dǎo)航設(shè)備安裝要求的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055] 下面，結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：
[0056] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)化慣性導(dǎo)航設(shè)備安裝要求的方法，在本實(shí)施例中 主要以汽車來作為載體進(jìn)行說明，包括以下步驟：
[0057] S1:獲取載體靜止時(shí)各個(gè)時(shí)間序列的比力
[0058] S2:根據(jù)公式（1)進(jìn)行計(jì)算，得到載體靜止時(shí)的比力均值和傳感器坐標(biāo)系下的 上向向量
[0060] 其中：i表示第i個(gè)時(shí)間序列，Ν表示總共經(jīng)過Ν個(gè)時(shí)間序列，j@f|表示比力均值 spf的模，表示傳感器坐標(biāo)系下的上向向量；
[0061] S3:獲取載體行駛過程中的各個(gè)時(shí)間序列的比力;^:和載體行駛的加速度acck; 其中k表示第k個(gè)時(shí)間序列;在此過程中，比力慣性傳感器可以直接讀出，不需要進(jìn) 行其他計(jì)算，加速度acck可以用微型定位的速度來計(jì)算得到，所述載體加速至10km/h或者 所述載體加速至l〇km/h以上。;
[0062] S4:根據(jù)公式（2)進(jìn)行計(jì)算，用上向向量?吞把記錄到的比力g投影到水平面 上，得到水平加速度hork，
[0064] S5:根據(jù)公式（3)進(jìn)行計(jì)算，得到比力與加速度的相關(guān)系數(shù)p丨&，并計(jì)算最 大時(shí)所對(duì)應(yīng)傳感器坐標(biāo)系下的前向向量根據(jù)二分法或梯度下降法等迭代數(shù)值處理方 法可以求得p I ^最大時(shí)，就可以得到前向向量5,
[0067] 其中：|_fr.〇|表示前向向:的模，.i.表示ak的平均數(shù)，??表示bk的平均數(shù)；
[0068] S61:對(duì)前向單位向量f、前向向量·^!^、上向單位向量石:和上向向量Up進(jìn)行正交 規(guī)范化；
[0069] S62:計(jì)算正交規(guī)范后的前向單位向量和前向向量@的叉積，將該叉積記為前 向叉積，也即是求得將前向單位向量f;旋轉(zhuǎn)至前向向量@的向量；
[0070] S63:計(jì)算正交規(guī)范后的上向單位向量茌和上向向量?β的叉積，將該叉積記為上 向叉積，也即是求得將上向單位向量G旋轉(zhuǎn)至上向向量?φ的向量；由于前向單位向量f:和 前向向量]上向單位向量茌和上向向量U獲是垂直的關(guān)系，故而S62中上向單位向量遷和 上向向量$的變換不會(huì)影響到S63中前向單位向量f:和前向向量^的重合關(guān)系；
[0071] S64:將前向叉積和上向叉積變換為矩陣形式，并將變換后的前向叉積和上向叉