本技術(shù)涉及導(dǎo)航，尤其涉及一種航向角初始化方法、電子設(shè)備和存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(global?navigation?satellite?system)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(inertial?navigation?system，ins)可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備的作業(yè)場景下，基于ins和gnss的組合導(dǎo)航系統(tǒng)在工作之前，需要對ins進(jìn)行初始化。具體地，ins的初始化包括位置、速度和姿態(tài)的初始化?，F(xiàn)有技術(shù)中，針對位置和速度的初始化，可以將gnss輸出的位置信息和速度信息作為ins的初始位置信息和初始速度信息；姿態(tài)的初始化包括水平姿態(tài)的初始化和航向角初始化。其中，針對水平姿態(tài)的初始化，可以依據(jù)ins的加速度信息實(shí)現(xiàn)。針對航向角的初始化，由于ins中的基于微機(jī)電系統(tǒng)(micro-electro-mechanical?system)的慣性測量單元(inertial?measurementunit，imu)的精度有限，因此需要利用gnss的測量信息進(jìn)行初始化，例如，可以依賴gnss測量的多普勒速度計算的航跡角對ins的航向角進(jìn)行初始化。

2、其中，利用gnss測量的航跡角對ins的航向角進(jìn)行初始化的過程對電子設(shè)備的運(yùn)動方向有要求。為了保證航向角初始化的正確性，需要電子設(shè)備前進(jìn)行駛，如此不利于用戶體驗(yàn)。另一些現(xiàn)有技術(shù)中，針對上述缺陷，可以通過加速度信息確定車輛的運(yùn)動方向，以輔助航向角初始化。

3、然而，在電子設(shè)備為農(nóng)用機(jī)械設(shè)備(簡稱農(nóng)機(jī))的情況下，由于農(nóng)機(jī)具有較大的震動幅度，且其運(yùn)動速度較低，因此在農(nóng)機(jī)運(yùn)動過程中的加速度信息精度不高，可能會導(dǎo)致運(yùn)動方向判斷錯誤，從而導(dǎo)致航向初始化錯誤的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種航向角初始化方法，在目標(biāo)設(shè)備處于靜止?fàn)顟B(tài)時，修正了目標(biāo)設(shè)備震動帶來的ins誤差，基于修正過誤差的ins解算的速度信息或者位置信息進(jìn)行了運(yùn)動方向的判斷以實(shí)現(xiàn)航向角的初始化。如此，在不限定目標(biāo)設(shè)備運(yùn)動方向以提升用戶體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，保證了航向角初始化的準(zhǔn)確性。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種航向角初始化方法，所述航向角初始化方法應(yīng)用于組合導(dǎo)航系統(tǒng)，所述組合導(dǎo)航系統(tǒng)用于對目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行定位解算，所述方法包括：在目標(biāo)設(shè)備處于靜止?fàn)顟B(tài)的情況下，基于所述目標(biāo)設(shè)備在所述靜止?fàn)顟B(tài)下的第一坐標(biāo)系建立第二坐標(biāo)系；在所述靜止?fàn)顟B(tài)下，所述第一坐標(biāo)系與所述第二坐標(biāo)系的y軸重合，所述第一坐標(biāo)系的y軸正向指向所述目標(biāo)設(shè)備的前向，所述第二坐標(biāo)系的y軸正向用于指向北方；其中，在所述第一坐標(biāo)系與所述第二坐標(biāo)系的y軸重合，所述第一坐標(biāo)系的y軸正向指向所述目標(biāo)設(shè)備的前向，所述第二坐標(biāo)系的y軸正向用于指向北方的情況下，所述目標(biāo)設(shè)備的航向角為0；估計所述組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)ins的狀態(tài)量、基于當(dāng)前估計的所述狀態(tài)量對所述ins在所述靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差進(jìn)行修正；其中，所述狀態(tài)量包括所述目標(biāo)設(shè)備在所述第二坐標(biāo)系下的三維位置誤差、所述目標(biāo)設(shè)備在所述第二坐標(biāo)系下的三維速度誤差、所述目標(biāo)設(shè)備在所述第二坐標(biāo)系的三維姿態(tài)誤差、ins的陀螺儀在所述第一坐標(biāo)系下的三維常值漂移、ins的加速度計在所述第一坐標(biāo)系下的三維常值零偏；基于確定所述目標(biāo)設(shè)備開始運(yùn)動，根據(jù)所述ins解算得到的速度信息或位置信息確定所述目標(biāo)設(shè)備的運(yùn)動方向，所述運(yùn)動方向?yàn)榍跋蜻\(yùn)動或后向運(yùn)動；基于所述運(yùn)動方向和所述組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)gnss測量得到的航跡角，確定所述目標(biāo)設(shè)備的初始航向角。

3、在一些實(shí)施例中，所述基于所述運(yùn)動方向和所述組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的gnss測量得到的航跡角，確定所述目標(biāo)設(shè)備的初始航向角，包括：在所述運(yùn)動方向?yàn)榍跋蜻\(yùn)動的情況下，將所述gnss測量得到的航跡角確定為所述初始航向角；在所述運(yùn)動方向?yàn)楹笙蜻\(yùn)動的情況下，基于所述gnss測量得到的航跡角，以及前向運(yùn)動和后向運(yùn)動之間的角度差，確定所述初始航向角。

4、在一些實(shí)施例中，所述速度信息包括所述目標(biāo)設(shè)備在第二坐標(biāo)系下的第一速度向量，根據(jù)所述速度信息確定所述目標(biāo)設(shè)備的運(yùn)動方向，包括：基于所述目標(biāo)設(shè)備在所述第二坐標(biāo)系下的第一速度向量，確定所述目標(biāo)設(shè)備在當(dāng)前運(yùn)動狀態(tài)時的第一坐標(biāo)系下的前向速度；其中，所述第一速度向量用于指示所述目標(biāo)設(shè)備的東向速度、北向速度和天向速度；在所述前向速度大于第一閾值的情況下，確定所述目標(biāo)設(shè)備的運(yùn)動方向?yàn)榍跋蜻\(yùn)動；其中，第一閾值為預(yù)設(shè)的正數(shù)；在所述前向速度小于所述第一閾值的相反數(shù)的情況下，確定所述目標(biāo)設(shè)備的運(yùn)動方向?yàn)楹笙蜻\(yùn)動。

5、在一些實(shí)施例中，所述基于所述目標(biāo)設(shè)備在所述第二坐標(biāo)系下的第一速度向量，確定所述目標(biāo)設(shè)備在當(dāng)前運(yùn)動狀態(tài)時的第一坐標(biāo)系下的前向速度，包括：基于所述第一速度向量和轉(zhuǎn)換矩陣，確定所述目標(biāo)設(shè)備在當(dāng)前運(yùn)動狀態(tài)時的第一坐標(biāo)系下的第二速度向量；所述第二速度向量包括所述目標(biāo)設(shè)備的右向速度、前向速度和天向速度；其中，所述轉(zhuǎn)換矩陣用于表征目標(biāo)設(shè)備在當(dāng)前運(yùn)動狀態(tài)時的第一坐標(biāo)系和所述第二坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系。

6、在一些實(shí)施例中，所述位置信息包括所述當(dāng)前所述目標(biāo)設(shè)備在所述第二坐標(biāo)系下的第一位置向量，根據(jù)所述位置信息確定所述目標(biāo)設(shè)備的運(yùn)動方向，包括：確定所述第一位置向量與所述靜止?fàn)顟B(tài)時所述目標(biāo)設(shè)備在所述第二坐標(biāo)系下的第二位置向量的向量差；基于所述向量差大于第二閾值，確定所述目標(biāo)設(shè)備的運(yùn)動方向?yàn)榍跋蜻\(yùn)動；其中，所述第二閾值為預(yù)設(shè)的正數(shù)；基于所述向量差小于所述第二閾值的相反數(shù)，確定所述目標(biāo)設(shè)備的運(yùn)動方向?yàn)楹笙蜻\(yùn)動。

7、在一些實(shí)施例中，所述方法還包括：獲取估計所述狀態(tài)量的中間結(jié)果；基于所述中間結(jié)果確定目標(biāo)設(shè)備是否開始運(yùn)動；在所述目標(biāo)設(shè)備未開始運(yùn)動的情況下，返回執(zhí)行所述估計所述組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的ins的狀態(tài)量、基于所述狀態(tài)量對所述ins在所述靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差進(jìn)行修正，并獲取估計狀態(tài)量的中間結(jié)果的操作，直至基于最后一次獲取的中間結(jié)果確定目標(biāo)設(shè)備開始運(yùn)動為止。

8、在一些實(shí)施例中，在當(dāng)前周期內(nèi)，估計所述組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的ins的狀態(tài)量，包括：基于ins的初始狀態(tài)量或者在上一個周期估計的狀態(tài)量，和，狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，確定當(dāng)前周期的一步預(yù)測狀態(tài)矩陣；基于所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣、所述狀態(tài)量在上一個周期內(nèi)的均方誤差矩陣、上一個周期內(nèi)的噪聲輸入矩陣、上一個周期內(nèi)的系統(tǒng)噪聲方差矩陣，確定當(dāng)前周期的一步預(yù)測均方誤差矩陣；基于所述當(dāng)前周期的一步預(yù)測均方誤差矩陣、當(dāng)前周期的量測量對應(yīng)的量測矩陣和量測噪聲方差陣，確定當(dāng)前周期內(nèi)的濾波增益；所述量測量包括位置量測量和航向量測量；所述位置量測量是基于所述ins測量到的位置信息與gnss測量得到的位置信息之差確定的；所述航向量測量是基于ins在當(dāng)前周期內(nèi)的航向以及所述初始航向確定的；基于所述當(dāng)前周期內(nèi)的一步預(yù)測狀態(tài)矩陣、當(dāng)前周期內(nèi)的濾波增益、所述當(dāng)前周期的量測量、所述當(dāng)前周期的量測量對應(yīng)的量測矩陣，確定所述ins在所述當(dāng)前周期內(nèi)的狀態(tài)量；基于當(dāng)前周期內(nèi)的濾波增益，所述當(dāng)前周期內(nèi)的量測量對應(yīng)的量測矩陣、所述當(dāng)前周期的一步預(yù)測均方誤差矩陣，確定ins的狀態(tài)量在下一個周期內(nèi)的均方誤差矩陣；所述ins在下一個周期內(nèi)的均方誤差矩陣用于確定在下一個周期內(nèi)的濾波增益，從而用于確定所述ins在下一個周期內(nèi)的狀態(tài)量。

9、在一些實(shí)施例中，所述中間結(jié)果包括所述當(dāng)前周期內(nèi)的一步預(yù)測狀態(tài)矩陣和當(dāng)前周期內(nèi)的所述一步預(yù)測均方誤差矩陣；所述基于所述中間結(jié)果確定目標(biāo)設(shè)備是否開始運(yùn)動，包括：基于所述當(dāng)前周期內(nèi)的一步預(yù)測狀態(tài)矩陣、當(dāng)前周期內(nèi)的量測量、當(dāng)前周期內(nèi)的量測矩陣，確定卡方檢驗(yàn)的新息；所述卡方檢驗(yàn)的新息服從位置參數(shù)為0，尺度參數(shù)為第一矩陣的正態(tài)分布；其中，所述第一矩陣是基于所述當(dāng)前周期內(nèi)的量測矩陣、當(dāng)前周期內(nèi)的所述一步預(yù)測均方誤差矩陣和當(dāng)前周期對應(yīng)的量測噪聲方差陣確定的；在所述卡方檢驗(yàn)的新息與所述第一矩陣的對角陣的比值大于預(yù)設(shè)的卡方檢驗(yàn)閾值的情況下，確定所述目標(biāo)設(shè)備開始運(yùn)動；在所述卡方檢驗(yàn)的新息與所述第一矩陣的對角陣的比值小于或等于所述卡方檢驗(yàn)閾值的情況下，確定所述目標(biāo)設(shè)備未開始運(yùn)動。

10、第二方面，本技術(shù)提供一種航向角初始化裝置，包括：用于第一方面及其實(shí)施例所述方法的模塊。

11、第三方面，本技術(shù)提供一種芯片，包括接口電路和邏輯電路，所述接口電路用于接收來自于芯片之外的其他芯片的信號并傳輸至所述邏輯電路，或者將來自所述邏輯電路的信號發(fā)送給所述芯片之外的其他芯片，所述邏輯電路用于實(shí)現(xiàn)第一方面及其實(shí)施例所述的方法。

12、第四方面，本技術(shù)提供一種電子設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有可在處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實(shí)現(xiàn)第一方面及其實(shí)施例所述的方法。

13、第五方面，本技術(shù)提供一種存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如第一方面及其實(shí)施例所述的方法。

14、第六方面，本技術(shù)提供一種包含指令的計算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)其在計算機(jī)上運(yùn)行時，使得計算機(jī)執(zhí)行第一方面及其實(shí)施例所的方法中的步驟。

15、本技術(shù)提供一種航向角初始化方法、電子設(shè)備和存儲介質(zhì)；該方法中，組合導(dǎo)航系統(tǒng)在目標(biāo)設(shè)備靜止時基于第一坐標(biāo)系建立了第二坐標(biāo)系，使得基于第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系得到的航向角為0。然后在靜止?fàn)顟B(tài)下對ins進(jìn)行誤差修正，在目標(biāo)設(shè)備開始運(yùn)動的情況下，基于ins的解算的速度信息或位置信息確定目標(biāo)設(shè)備的運(yùn)動方向，以根據(jù)目標(biāo)設(shè)備的運(yùn)動方向初始化目標(biāo)設(shè)備的航向角。由于ins在目標(biāo)設(shè)備處于靜止?fàn)顟B(tài)時進(jìn)行了誤差修正，因此，ins解算得到的速度信息或位置信息更加準(zhǔn)確，使得運(yùn)動方向的確定更加準(zhǔn)確，使得在不限定目標(biāo)設(shè)備運(yùn)動方向以提升用戶體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，保證了航向角初始化的準(zhǔn)確性。