一种等效北向加速度计斜坡漂移的实时补偿方法及车辆技术

本发明专利技术涉及捷联惯性导航坐标系统技术领域，尤其是一种等效北向加速度计斜坡漂移的实时补偿方法及车辆，在车辆行驶过程中，实时估计载体坐标系加速度计误差，并在得到导航坐标系内三轴加速度计误差估计后，持续记录估计结果，利用最小二乘法对估计结果的时间序列进行拟合，得到三轴加速度计北向分量误差估计曲线的斜率，即等效北向加速度计斜坡漂移，利用北向加速度计斜坡漂移与东向三轴陀螺仪误差等效的关系式，计算方位误差估计中引入的等效误差，并给予补偿，提高惯导里程计组合导航坐标系统的估计精度。系统的估计精度。系统的估计精度。

【技术实现步骤摘要】
一种等效北向加速度计斜坡漂移的实时补偿方法及车辆


[0001]本专利技术涉及捷联惯性导航坐标系统
，尤其是一种等效北向加速度计斜坡漂移的实时补偿方法及车辆。

技术介绍

[0002]在车辆实际运动过程中，载体坐标系相对于导航坐标系发生了旋转，使得导航坐标系东北天三个方向的等效加速度计误差分量不可避免的发生改变。这种动态变化过程，可视为一种表观等效加速度计斜坡漂移现象。根据捷联惯导误差微分方程可知，北向加速度计常值误差的斜坡漂移会引起数学平台绕东向轴的缓慢转动，这就引入了一个等效东向三轴陀螺仪误差，与实际的东向三轴陀螺仪误差作用一样，可造成航向误差估计的精度降低。对上述这种由载车运动造成的等效北向加速度计斜坡漂移进行实时估计与补偿，从而提高惯导里程计组合导航坐标系统的误差估计精度和稳定性是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提供一种等效北向加速度计斜坡漂移的实时补偿方法及车辆,从而提高惯导里程计组合导航坐标系统的误差估计精度和稳定性。
[0004]本专利技术提供一种等效北向加速度计斜坡漂移的实时补偿方法，包括如下步骤：S1. 在车辆行驶过程中，实时取得载体坐标系加速度计误差估计；S2.利用载体坐标系到导航坐标系的方向余弦矩阵将步骤S1所得载体坐标系加速度计误差估计转换到导航坐标系内，得到导航坐标系内加速度计误差估计；S3.在采样周期内，连续记录步骤S2所得导航坐标系内加速度计误差估计的估计结果，并采集三轴加速度计北向分量误差的时间序列；S4.利用最小二乘法对步骤S3所得时间序列进行拟合，得到三轴加速度计北向分量误差估计曲线的斜率，即等效北向加速度计斜坡漂移；S5.利用等效北向加速度计斜坡漂移与东向三轴陀螺仪误差等效的关系式，计算方位误差估计中引入的等效误差，并实时补偿。
[0005]根据本专利技术提供的步骤S1中实时取得载体坐标系加速度计误差估计的方法，包括如下步骤：S11.建立误差状态向量为：其中为惯导系统姿态角误差、为惯导系统速度误差、为惯导系统位置误差、为惯导系统三轴陀螺仪常值误差、为载体坐标系内的加速度计误差、为里程计定位误差、为俯仰安装偏角误差、为方位安装偏角误差和为里程当量误差；S12.建立惯导里程计组合导航坐标系统的误差状态转移矩阵：
其中为惯导误差方程，为里程计定位误差方程；S13. 以惯导解算位置与里程计推算位置之差构造观测量，其中为惯导解算位置，为里程计推算位置，为惯导位置误差，为里程计推算位置误差；S14.建立惯导里程计组合导航坐标系统的误差状态空间模型：，其中，状态转移矩阵，噪声输入矩阵，为载体坐标系到导航坐标系的方向余弦矩阵，过程噪声，为三轴陀螺仪过程噪声，是三轴加速度计过程噪声，观测矩阵，为观测噪声；S15. 将步骤S14的误差状态空间模型利用卡尔曼滤波持续进行更新，得到误差状态向量的最优估计，并得到载体坐标系加速度计误差估计。
[0006]根据本专利技术提供的步骤S2得到导航坐标系内加速度计误差估计的方法为：利用载体坐标系到导航坐标系的方向余弦矩阵可将转换为导航坐标系内的加速度计误差估计。
[0007]根据本专利技术提供的步骤S3采集三轴加速度计北向分量误差的时间序列，为第时刻三轴加速度计北向分量误差估计，为采集时刻，，为采样次数。
[0008]根据本专利技术提供的步骤S4中得到等效北向加速度计斜坡漂移方法为：设计矩阵为，其中，为采样周期，令为观测值向量，利用最小二乘法公式，则正规方程组解
的系数矩阵，等效北向加速度计斜坡漂移，其中。
[0009]根据本专利技术提供的所述采样周期为1s。
[0010]根据本专利技术提供的所述观测值采集次数为60。
[0011]根据本专利技术提供的步骤S5计算等效误差方法为：利用公式，其中为等效误差，为重力加速度，为纬度，为地球自转角速率。
[0012]本专利技术还提供了一种等效北向加速度计斜坡漂移的实时补偿车辆，包括选取三轴陀螺仪和三轴加速度计组成惯性测量单元，将惯性测量单元安装在车辆底盘上，并采集车辆里程计的信息，所述惯性测量单元及车辆里程计构成惯导里程计组合导航坐标系统，所述惯导里程计组合导航坐标系统执行实现上述等效北向加速度计斜坡漂移的实时补偿方法的步骤。
[0013]根据本专利技术提供的所述惯导里程计组合导航坐标系统利用卡尔曼滤波器将惯性测量单元与里程计的信息汇总处理。
[0014]本专利技术实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：本专利技术在车辆行驶过程中，实时估计载体坐标系加速度计误差，并在得到导航坐标系内三轴加速度计误差估计后，持续记录估计结果，利用最小二乘法对估计结果的时间序列进行拟合，得到三轴加速度计北向分量误差估计曲线的斜率，即等效北向加速度计斜坡漂移，利用北向加速度计斜坡漂移与东向三轴陀螺仪误差等效的关系式，计算方位误差估计中引入的等效误差，并给予补偿，提高惯导里程计组合导航坐标系统的估计精度。
[0015]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术实施例提供的卡尔曼滤波更新原理图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。
[0019]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术实施例的限制。
[0020]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术实施例中的具体含义。
[0021]下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等效北向加速度计斜坡漂移的实时补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：S1. 在车辆行驶过程中，实时取得载体坐标系加速度计误差估计；S2.利用载体坐标系到导航坐标系的方向余弦矩阵将步骤S1所得载体坐标系加速度计误差估计转换到导航坐标系内，得到导航坐标系内加速度计误差估计；S3.在采样周期内，连续记录步骤S2所得导航坐标系内加速度计误差估计的估计结果，并采集三轴加速度计北向分量误差的时间序列；S4.利用最小二乘法对步骤S3所得时间序列进行拟合，得到三轴加速度计北向分量误差估计曲线的斜率，即等效北向加速度计斜坡漂移；S5.利用等效北向加速度计斜坡漂移与东向三轴陀螺仪误差等效的关系式，计算方位误差估计中引入的等效误差，并实时补偿。2.根据权利要求1所述的一种等效北向加速度计斜坡漂移的实时补偿方法，其特征在于，步骤S1中实时取得载体坐标系加速度计误差估计的方法，包括如下步骤：S11.建立误差状态向量为：其中为惯导系统姿态角误差、为惯导系统速度误差、为惯导系统位置误差、为惯导系统三轴陀螺仪常值误差、为载体坐标系内的加速度计误差、为里程计定位误差、为俯仰安装偏角误差、为方位安装偏角误差和为里程当量误差；S12.建立惯导里程计组合导航坐标系统的误差状态转移矩阵：其中为惯导误差方程，为里程计定位误差方程；S13. 以惯导解算位置与里程计推算位置之差构造观测量，其中为惯导解算位置，为里程计推算位置，为惯导位置误差，为里程计推算位置误差；S14.建立惯导里程计组合导航坐标系统的误差状态空间模型：，其中，状态转移矩阵，噪声输入矩阵，为载体坐标系到导航坐标系的方向余弦矩阵，过程噪声，为三轴陀螺仪过程噪声，
是三轴加速度计过程噪声，观测矩阵，为观测噪声；S15. 将步骤S14的误差状态空间模型利用卡尔曼滤波持续进行更新，得到误差状态向量的最优估计，并得到载体坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵圆，赵爱武，单铁华，董洁，李素芬，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七零七研究所，
类型：发明
国别省市：