[发明专利]加速度计和陀螺仪的实时降噪系统和方法

权利要求书

1.一种加速度计和陀螺仪的实时降噪系统，其特征在于，包括：

惯性测量单元，用于提取加速度计和陀螺仪的量测信息，所述量测信息为被测载体的线加速度和角速度信息；

信息处理单元，用于对所述量测信息进行卡尔曼滤波并在线调整卡尔曼滤波器参数得到降噪后的量测信息；

导航计算机，用于利用所述降噪后的量测信息进行导航解算，输出所述被测载体的导航信息；

所述信息处理单元包括：

建立方程模块，用于分别建立关于所述加速度计和陀螺仪的单输入单输出卡尔曼滤波状态方程和观测方程；

迭代计算模块，用于进行卡尔曼滤波迭代计算，并根据残差χ²检测法得到检测函数值γ_k，并将所述检测函数值γ_k与预先设定的阈值进行比较得出所述被测载体的机动变化情况；

在线调整模块，用于根据所述被测载体的机动变化情况调整卡尔曼滤波器的滤波增益矩阵K的值和观测噪声方差矩阵R的值，并将调整后的值反馈给迭代计算模块。

2.一种加速度计和陀螺仪的实时降噪方法，其特征在于，包括步骤：

提取加速度计和陀螺仪的量测信息，所述量测信息为被测载体的线加速度和角速度信息；

对所述量测信息进行卡尔曼滤波并在线调整卡尔曼滤波器参数得到降噪后的量测信息；

利用所述降噪后的量测信息进行导航解算，输出所述被测载体的导航信息；

所述在线调整卡尔曼滤波器参数的具体步骤为：

S1、建立关于加速度计和陀螺仪的单输入单输出卡尔曼滤波状态方程和观测方程；

S2、进行卡尔曼滤波迭代计算，并根据残差χ²检测法得到检测函数值γ_k，并将所述检测函数值γ_k与预先设定的阈值进行比较得出所述被测载体的机动变化情况；

S3、根据所述机动变化情况在线调整卡尔曼滤波器的滤波增益矩阵K的值和观测噪声方差矩阵R的值。

3.如权利要求2所述的加速度计和陀螺仪的实时降噪方法，其特征在于，所述步骤S1中建立关于加速度计和陀螺仪的单输入单输出卡尔曼滤波状态方程和观测方程的具体步骤为：

将扰动信息作为系统随机噪声，且在采样周期内设线加速度的变化率为0，以所述被测载体的线速度、线加速度为状态量建立所述加速度计的连续状态方程，以所述被测载体的线加速度和量测噪声建立所述加速度计的连续观测方程；

将扰动信息作为系统随机噪声，且在采样周期内设角加速度的变化率为0，以所述被测载体的角速度、角加速度为状态量建立所述陀螺仪的连续状态方程，以所述被测载体的角速度和量测噪声建立所述陀螺仪的连续观测方程；

分别对所述加速度计的连续状态方程和连续观测方程，所述陀螺仪的连续状态方程和连续观测方程进行离散化处理，得到所述加速度计的离散卡尔曼滤波状态方程和观测方程以及所述陀螺仪的离散卡尔曼滤波状态方程和观测方程。

4.如权利要求2所述的加速度计和陀螺仪的实时降噪方法，其特征在于，步骤S2中获取所述被测载体的机动变化情况的具体步骤为：

将所述检测函数值γ_k与所述阈值比较，若所述检测函数值γ_k大于所述阈值，则判决被所述被测载体处于快速机动变化状态；

若所述检测函数值γ_k小于阈值，则判决所述被测载体处于机动变化缓慢或匀速运动或静止的状态。