專利名稱：一種提高車載sins/od組合導(dǎo)航精度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地面車輛定位定向技術(shù)，具體涉及提高車載SINS/0D組合導(dǎo)航精度的關(guān)鍵技術(shù)，屬于車載導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
捷聯(lián)慣導(dǎo)(SINS)是自主式導(dǎo)航設(shè)備，可以輸出車輛的位置、速度及姿態(tài)航向等參數(shù)。然而，SINS的導(dǎo)航誤差隨時(shí)間增長，其導(dǎo)航精度主要取決于陀螺和加速度計(jì)的精度，但高精度的元件會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的成本急劇增加，因而，控制SINS誤差累積成為慣導(dǎo)運(yùn)行的關(guān)鍵問題。采用零速修正可以有效改善系統(tǒng)性能，但對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的使用操縱提出了嚴(yán)格的限制約束條件。利用SINS/GPS雖可以很好解決誤差累積問題，但GPS動(dòng)態(tài)能力差，易受電子干擾，信號(hào)易被遮擋等缺點(diǎn)，且GPS控制權(quán)在美國，不能滿足戰(zhàn)時(shí)需要。一種能夠給陸地車輛提供獨(dú)立速度參考信息的設(shè)備是里程儀，其測速誤差不隨時(shí)間增長，信號(hào)不會(huì)被遮擋和干擾。SINS和OD具有互補(bǔ)特性，SINS/0D組合方式在車載導(dǎo)航中廣為應(yīng)用。目前，由SINS/0D組成的車載導(dǎo)航系統(tǒng)，通常認(rèn)為OD測量車輛縱向速度，而實(shí)際上，OD測量的是車輛底盤的運(yùn)動(dòng)，SINS安裝在車體上，測量的是車體運(yùn)動(dòng)，底盤與車體不是剛性連接，而是通過懸架結(jié)構(gòu)連接，車體和底盤之間會(huì)有相對(duì)角運(yùn)動(dòng)，有些車輛車體與底盤之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)角度多達(dá)幾度，若不能精確估計(jì)出車輛車體與底盤之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則會(huì)對(duì)由SINS/0D組成的車載導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航精度產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此需要對(duì)底盤與車體之間角運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模，并設(shè)計(jì)相應(yīng)算法估計(jì)角誤差。另外，若安裝SINS/0D系統(tǒng)的車輛為輪式車輛，通常將里程儀刻度系數(shù)當(dāng)作常值或常值加隨機(jī)誤差項(xiàng)處理。但當(dāng)車輛行駛在不同坡度路面上，或以不同加速度行駛時(shí)，輪胎半徑會(huì)發(fā)生變化，里程儀刻度系數(shù)亦隨之發(fā)生變化，不能把里程儀刻度系數(shù)簡單認(rèn)為是常值，或常值加上隨機(jī)誤差項(xiàng)組成，需要建立相應(yīng)的誤差模型以補(bǔ)償刻度系數(shù)變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題:現(xiàn)有的SINS/0D組合導(dǎo)航方案未考慮考慮車輛車體與底盤相對(duì)角運(yùn)動(dòng)對(duì)導(dǎo)航精度造成的影響，同時(shí)認(rèn)為建立里程儀刻度系數(shù)模型過于復(fù)雜，將里程儀刻度系數(shù)簡化為常值或常值加隨機(jī)誤差項(xiàng)，本發(fā)明通過建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高精度車載SINS/0D組合導(dǎo)航。本發(fā)明主要內(nèi)容包括:(I)里程儀刻度系數(shù)數(shù)學(xué)模型里程儀刻度系數(shù)的路面坡度及車輛加速度的數(shù)學(xué)模型為= Kod0-KfJy，Kod0為車輛在水平路面勻速行駛時(shí)的里程儀刻度系數(shù)，fy為前向比力，fy = ay+g0，ay為前向加速度，Θ為路面縱坡度，夂/,,為前向比力對(duì)里程儀刻度系數(shù)的影響系數(shù)。(2)底盤與車體相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型
底盤到車體之間的方向余弦陣
權(quán)利要求
1.一種提高車載SINS/OD組合導(dǎo)航精度的方法，其特征在于，所述的方法包括:里程儀刻度系數(shù)補(bǔ)償模塊、底盤與車體角運(yùn)動(dòng)修正模塊、導(dǎo)航參數(shù)解算模塊、卡爾曼濾波模塊和導(dǎo)航參數(shù)修正模塊，其中，里程儀刻度系數(shù)補(bǔ)償模塊用來補(bǔ)償路面坡度及車輛加速度對(duì)刻度系數(shù)的影響；底盤與車體角運(yùn)動(dòng)修正模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛底盤與車體之間角運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；導(dǎo)航參數(shù)解算是通過對(duì)陀螺和加速度計(jì)輸出進(jìn)行導(dǎo)航解算，解得車輛的位置和速度、姿態(tài)航向信息；卡爾曼濾波模塊通過卡爾曼濾波估計(jì)模型參數(shù)和導(dǎo)航誤差參數(shù)；導(dǎo)航參數(shù)修正模塊利用估計(jì)出的狀態(tài)量對(duì)SINS和OD數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高車載SINS/0D組合導(dǎo)航精度的方法，其特征在于:所述的里程儀刻度系數(shù)補(bǔ)償模塊輸入為Kodc^fy和夂Λ，Kod0為車輛在水平路面勻速行駛時(shí)的里程儀刻度系數(shù)，fy為前向比力，夂/,為前向比力對(duì)里程儀刻度系數(shù)的影響系數(shù)，模塊輸出為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高車載SINS/0D組合導(dǎo)航精度的方法，其特征在于:所述的底盤與車體角運(yùn)動(dòng)修正模塊輸入為fx、 、fy、KA'，fx為車輛橫軸方向比力，夂^為車輛橫軸方向誤差系數(shù)，fy為前向比力，K4,為車輛縱軸方向誤差系數(shù)，底盤X軸與車體X軸之間誤差角為夂，底盤I軸與車體I軸之間誤差角為夂，底盤到車體之間的方向余弦 陣
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高車載SINS/0D組合導(dǎo)航精度的方法，其特征在于:所述的卡爾曼濾波模塊的狀態(tài)方程為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高車載SINS/OD組合導(dǎo)航精度的方法，其特征在于:所述的導(dǎo)航參數(shù)修正模塊輸出的修正后姿態(tài)陣c: =(/+0”κ ，φη為失準(zhǔn)角，( '為由慣導(dǎo)數(shù)據(jù)解算的車體姿態(tài)陣，修正后的速度F = V1' -SV"，δ Vn為速度誤差量，r為由慣導(dǎo)數(shù)據(jù)解算的車輛速度，車輛位置P利用修正后速度信息Vn直接解算。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高車載SINS/OD組合導(dǎo)航精度的方法，其特征在于:所述的車輛為后輪驅(qū)動(dòng) 車輛。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高車載捷聯(lián)慣導(dǎo)/里程儀(SINS/OD)組合導(dǎo)航精度的方法。根據(jù)路面坡度和車輛加速度，計(jì)算里程儀刻度系數(shù)變化和車輛底盤與車體之間相對(duì)角運(yùn)動(dòng)，并對(duì)里程儀輸出進(jìn)行補(bǔ)償，以求取精確的車輛行駛速度。利用SINS解算的速度信息和OD解算的速度信息之差構(gòu)造量測，通過卡爾曼濾波估計(jì)出模型參數(shù)及導(dǎo)航誤差參數(shù)，利用求得的狀態(tài)量對(duì)SINS和OD數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以得到準(zhǔn)確的導(dǎo)航參數(shù)。在進(jìn)行位置修正時(shí)，考慮位置誤差的可觀測性較弱，不直接利用狀態(tài)估計(jì)值修正位置，而采用修正后的速度推算位置。本發(fā)明考慮路面坡度和車輛加速度對(duì)車載SINS/OD組合導(dǎo)航精度的影響，通過建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了車載SINS/OD高精度組合導(dǎo)航。
文檔編號(hào)G01C21/20GK103217158SQ20121058402
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者賈繼超, 張波, 吳訓(xùn)忠 申請(qǐng)人:賈繼超, 張波, 吳訓(xùn)忠