[发明专利]一种基于惯性传感器的航向角获取方法

说明书

技术领域

本发明属于无线定位技术领域，特别涉及一种基于惯性传感器的航向角获取方法。

背景技术

近年来数据业务的快速发展使人们对定位服务的需求不断增长。目前应用比较广泛的卫星导航系统几乎能够做到全球覆盖，然而，由于卫星导航系统的信号穿透能力较弱，在城市峡谷以及室内等复杂的环境中，其信号能量和接受信噪比都比普通环境中有很大程度的恶化，信号的可用性和总体性能都大大下降，接收机定位精度很差，甚至无法定位。因而如何在室内提供一种比较精确的定位方法成为目前比较急迫的需求之一。

惯性导航技术作为应运而生的一种室内定位技术，其结合行人航迹推算(PDR，Pedestrian Dead Reckoning)算法,经过步伐检测、步长估计、航向角计算三个步骤，能够对室内行人进行比较准确的定位。其中，航向角一般可以通过陀螺仪测得的角速度或者磁力计测得的磁场强度经过计算得到，使用陀螺仪进行角速度积分求航向角，短时间内能够取得比较准确的结果，但随着时间的推移会存在比较大的累积误差；使用磁力计求航向角，会存在硬件自身固有偏差，以及测量得到的磁场强度不稳定等问题，这些都会导致航向角的误差，从而影响定位的精度。

发明内容

发明目的：本发明为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种能够有效提高获取到的航向角的准确度的基于惯性传感器的航向角获取方法

发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于惯性传感器的航向角获取方法，包括以下步骤：

步骤10：采用陀螺仪测量载体坐标系三轴向上的角速度；根据测得的角速度获取此刻的载体的航向角；

步骤20：采用磁力计测量载体所在的磁场强度值，根据测得的磁场强度值获取此刻的载体的航向角；

步骤30：将步骤10和步骤20获得的航向角进行加权融合获得最后的航向角。

进一步，所述步骤10中获得载体的航向角的方法为：

步骤101：设定总角速度阀值W＝m·g，其中，m＝0.001～0.002，g为重力加速度；

步骤102：将陀螺仪测得的载体坐标系三个轴向上的角速度值求取总角速度值，将获得的总角速度值与步骤101中设定的总角速度阀值进行比较，如果总角速度值大于总角速度阀值，对载体坐标系z轴方向上的角速度值进行时间上的积分得到此时载体的航向角。

进一步，所述步骤20中获得载体的航向角的方法为：

步骤201：将地理坐标系水平面划分为8个象限；

步骤202：在每个象限中等间隔选取n个角度，n个角度值为将磁力计水平摆放朝向这n个角度，分别测量在不同角度时，水平面上x轴与y轴方向上的磁场强度值h_rx和h_ry；

步骤203：根据公式计算n个角度真实值计算n个角度值与真实值之间的差值为

步骤204：根据公式计算第d个象限的修正因子Q_d，其中，q_k为第k个角度的角度值与真实值之间的差值；

步骤205：在每个象限中分别采用每个象限对应的修正因子对航向角进行修正。

进一步，所述步骤30中通过加权融合获得最后的航向角的方法为：

步骤301：设定长度为的滑动窗口，其中，T为陀螺仪的数据采样时间间隔，以秒为单位；

步骤302：将陀螺仪每次测量得到新的载体坐标系z轴方向的角速度值w_zi时，将最新测量得到的值加入到窗口的最末端，并将窗口内最先得到的值移除；

步骤303：计算求得此时窗口内所有角速度值的方差为w_var，利用所得方差值设置加权系数c＝5，k_gyr为陀螺仪测量得到的航向角的加权系数，k_com为磁力计测量得到的航向角的加权系数；

步骤304：根据公式获得最终的航向角，其中，为最终的航向角，为陀螺仪测量得到的航向角，为磁力计测量得到的航向角。