[发明专利]车载持续导航装置的定位补偿方法和定位数据的优化算法

说明书

技术领域

本发明涉及导航设备技术领域，特指一种可以对车辆进行持续导航的车载持续导航装置的定位补偿方法和定位数据的优化算法。

背景技术

目前的导航装置大多是以接收GPS信号为导航数据，这种应用已经十分成熟；但是，GPS导航定位在应用中也存在这诸多问题：首先就是其动态环境中的可靠性差、信号稳定性不好，寻星时间多数要达几十秒甚至数分钟；其次是GPS定位是非自主式的，其应用受到美国政府GPS的政策和外界环境等多方面的影响；就外界环境而言，诸如桥梁、坑道、林区和建筑密集区等都会一定程度上限制GPS的应用。相比较而言，惯性导航系统(INS，Inertial NavigationSystem)是利用惯性元器件测量载体的运动加速度，通过运算处理求出导航参数以确定载体位置；它是完全自主式、全天候、不受外界环境的干扰影响，无信号丢失等问题。但是惯性导航定位存在着误差随时间积累迅速增长的问题，所以需要外部信息进行辅助。GPS与INS各有所长，有很好的互补性，所以GPS/INS组合导航系统将能很好的发挥各自的特点，既可以增加系统的抗干扰性，又可以提高系统的精度。但是INS本身也具有很多先天的缺陷，即INS测量单元使用过程中需要进行初始化和对准。而车辆在正常使用过程中，初始化对准比较困难。此外六轴的陀螺仪和加速度计本身成本仍然偏高。因此针对汽车的应用，需降低信号处理的维数，减少INS单元中惯性器件的数量。在精度满足需求的前提下，简化处理算法降低对处理能力的需求，从而降低整个系统的成本。

此外，目前市场上的车载持续导航系统一般都是采用航位推算技术进行解算、组合滤波，这种技术虽然成本上较低，但是这种方法的影响因素很多，误差相对较大，其误差来源主要有以下方面：

1、里程计误差，由于轮胎的充气程度不同、车速的变化、轮胎的磨损、载荷的大小、道路状况的影响使车轮打滑和弹跳及车辆转弯等造成测量距离误差；

2、电子罗盘的误差，由于受周围磁场的影响，产生测量航向角的误差；

3、方向误差，由于载体的姿态变化(非水平时)引入的方向误差；

4、气压计误差，由于天气状况的影响引入的误差。

发明内容

本发明解决的技术问题之一在于提供一种融合GPS和INS导航数据，对持续导航的车辆进行定位补偿的方法。

本发明解决的技术问题之二在于提供一种有效提升GPS和INS导航定位速度的定位数据的优化算法。

本发明解决上述技术问题之一的技术方案是：

系统启动后先进行初始化，然后在有GPS输入时，结合GPS输入对数据通过组合导航算法进行融合；用以反馈修正捷联解算得到的数据，最后将反馈修正后的姿态方位、位置速度等信息输出。

更进一步说是：

系统启动后根据纬度、陀螺仪的输出和GPS等信息进行初始对准；

然后，根据经过误差补偿的陀螺仪输出的加速度、角加速度等数据，通过比力坐标变换等算法进行捷联解算，得出姿态方位和位置速度数据；

若此时没有采集到GPS数据则将以上的数据直接输出；若此时采集到GPS数据，则将上面得到的数据与GPS数据通过组合导航算法进行数据融合，用以反馈修正捷联解算得到的数据，最后将反馈修正后的姿态方位、位置速度等信息输出。

确切的说是：

系统启动后首先进行程序引导加载，即从FLASH上将程序引导加载；然后进行系统初始化，包括系统时钟设定、端口设置、外设初始化等；然后启动定时器采集数据，等待定时器中断，当中断到来时读入陀螺仪的数据，进行捷联解算，得到车辆的位置、速度、姿态等信息；若此时没有采集到GPS数据则将以上的数据直接输出；若此时采集到GPS数据，则将上面得到的数据与GPS数据通过组合导航算法进行数据融合，用以反馈修正捷联解算得到的数据，最后将反馈修正后的姿态方位、位置速度等信息输出。

本发明解决上述技术问题之二的技术方案是：在应该卡尔曼滤波选取状态量时将竖直方向的状态量忽略，以此简化系统算法的复杂程度。