一种基于低频里程计和惯性系统的组合定位方法

技术领域

本发明属于导航定位技术领域，涉及一种导航定位方法，尤其是一种基于低频里程计和惯性系统的组合定位方法。

背景技术

陆用导航系统通常采用惯性导航系统与里程计组合的方式能够实现高精度的定位定向，在组合过程中需要将里程计的参数转换到导航坐标系。

现有的里程计信号一般采用与惯性导航解算方案相同的采样频率，一般在数百Hz，在惯性导航解算的同时对里程计信号进行实时分解到导航坐标系进行位置更新，当里程计信号频率降低时，里程计与惯性导航解算频率不一致时，当前方案不再适用。

经检索，未发现与本发明相同或相似的现有技术的专利文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种设计合理、通用性强且在里程计低频信号下仍能保证高精度的车辆导航定位能力。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于低频里程计与惯性系统的组合定位方法，包括以下步骤：

步骤1、采用里程计与惯性导航设备进行组合导航，并在里程计信号频率降低时，对里程计低频下进行位置更新，由惯性导航完成更新解算；

步骤2、当接收到里程计信号时，利用里程计信号对导航位置进行修正。

而且，所述步骤1的具体步骤包括：

(1)采用里程计与惯性导航设备进行组合导航，建立里程计的误差模型；所述里程计的误差模型包括三个参数，分别是里程计标度因数δk

(2)基于步骤(1)所建立里程计的误差模型，在里程计信号频率降低时，将惯性速度转换到里程计坐标系模拟里程计信号，并采用模拟里程计信号进行位置更新，累计位置增量，进而由惯性导航完成更新解算。

而且，所述步骤2的具体方法为：

在采用惯性解算速度模拟的历程计信号进行位置更新期间，记录两次里程计信号接入间隔时间内ΔT的三维位置变化量：

同时记录ΔT的位移增量：

接收到里程计信号时，计算ΔT的里程计位移增量：

m＝(1+δk

当里程计信号接收到时刻，利用里程的位移增量对ΔT内采用纯惯性速度模拟的里程计引起位置更新量的误差进行修正计算：

本发明的优点和有益效果：

本发明提出一种基于低频里程计和惯性系统的组合定位方法，在使用较低频率里程计信号的条件下，基于惯性导航系统短时间高精度定位能力，使用纯惯性速度模拟里程计进行位置更新与里程计距离约束的位置修正方案，实现了低频里程计信号下的高精度定位方案，该方法通用性强，可以简单方便实现，在里程计低频信号下仍能保证高精度的车辆导航定位能力。

附图说明

图1为本发明的处理流程图；

图2为本发明与传统方法在里程计低频化后对导航定位影响的误差对比图。

具体实施方式

一种基于低频里程计与惯性系统的组合定位方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、采用里程计与惯性导航设备进行组合导航，并在里程计信号频率降低时，对里程计低频下进行位置更新，由惯性导航完成更新解算；

所述步骤1的具体步骤包括：

(1)采用里程计与惯性导航设备进行组合导航，建立里程计的误差模型；所述里程计的误差模型包括三个参数，分别是里程计标度因数δk

(2)基于步骤(1)所建立里程计的误差模型，在里程计信号频率降低时，将惯性速度转换到里程计坐标系模拟里程计信号，并采用模拟里程计信号进行位置更新，累计位置增量，进而由惯性导航完成更新解算。

在本实施例中，下面对里程计低频下位置更新处理方法作进一步说明：

为了便于说明，以惯性导航解算更新200Hz，里程计信号1Hz为例，本发明方法适用于该信号频率但不限制在该特定频率。

里程计与惯性导航设备进行组合导航，首先需要对里程计的误差模型进行建模，常规的误差模型包括三个参数，分别是里程计标度因数δk

在里程计1Hz信号下，里程计信号缺失期间，惯性导航需要完成200Hz的更新解算，对位置更新的处理方法如下：

其中V

其中

R，P，H分别为惯导设备的横摇、纵摇和方位角。

根据里程计误差参数将速度转换到里程计坐标系m系(满足右手坐标系定义，车辆前向为y轴正方向，垂直车辆水平面向上指天为z轴正方向，垂直于y轴和z轴构成平面，指向车辆右侧为x正方向)得到V

根据载体约束条件，车辆只存在前进方向的速度，因此里程计坐标系下的x和z向速度可以忽略.

将V

基于里程计的系统定位计算方式如下：

其中R

/>

R，P，H分别为惯导设备的横摇、纵摇和方位角。

步骤2、当接收到里程计信号时，利用里程计信号对导航位置进行修正。

所述步骤2的具体方法为：

在采用惯性解算速度模拟的历程计信号进行位置更新期间，记录两次里程计信号接入间隔时间内ΔT的三维位置变化量：

同时记录ΔT的位移增量：

接收到里程计信号时，计算ΔT的里程计位移增量：

m＝(1+δk

当里程计信号接收到时刻，利用里程的位移增量对ΔT内采用纯惯性速度模拟的里程计引起位置更新量的误差进行修正计算：

如图2为车载实验计3600s(前1000s静止，后2600s任意运动，累计里程45.824km)实验结果，采用200hz采样的里程计和惯性系统组合定位结果作为基准，蓝色为将里程计更新降为1Hz后，使用传统方法组合定位与基准的偏差；红色曲线为同样的1Hz里程计信息，采用本发明的方法进行定位解算与基准的偏差。在里程计降频后，本发明的方法与传统方法不做任何处理对比，将里程计信号降频后对定位误差的影响至少降低了一个量级，采用本发明方法后，对某次车载定位试验进行验证，因里程计降频引入的定位干扰为2.1m/45.824km＝0.0458‰D。

需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。