[发明专利]基于惯性导航汽车运动性能测试系统及其测试方法

权利要求书

1.基于惯性导航汽车运动性能测试系统，其特征在于：包括机箱(1)、微惯性传感器、嵌入式系统(4)、信号采集器(8)和电源(10)；所述机箱(1)设有外部固定杆(2)和内部固定杆(6)，所述信号采集器(8)和电源(10)均固定在机箱(1)内部；所述嵌入式系统(4)通过外部固定杆(2)和内部固定杆(6)固定在机箱(1)内部，所述嵌入式系统(4)设有电源接口(3)和嵌入式系统接口(5)；所述信号采集器(8)设有信号采集器接口(9)和传感器接口(7)；所述信号采集器接口(9)与嵌入式系统接口(5)连接；所述微惯性传感器通过传感器接口(7)与信号采集器(8)连接；所述电源(10)通过电源接口(3)与嵌入式系统(4)连接。

2.根据权利要求1所述的基于惯性导航汽车运动性能测试系统，其特征在于：所述微惯性传感器包括加速度计、陀螺仪和倾角传感器。

3.根据权利要求1所述的基于惯性导航汽车运动性能测试系统，其特征在于：所述嵌入式系统接口(5)和信号采集器接口(9)均为USB接口；所述传感器接口(7)为BNC接口。

4.根据权利要求1所述的基于惯性导航汽车运动性能测试系统，其特征在于：所述嵌入式系统(4)还包括PCB板和核心处理；所述核心处理器固定在PCB板上，所述核心处理器为S3C6410或DSP或单片机。

5.根据权利要求1到4任一项所述的基于惯性导航汽车运动性能测试系统的测试方法，其特征在于：置于车顶的微惯性传感器测量汽车的加速度和角速度，信号采集器(8)将采集的测量数值输入到嵌入式系统(4)，嵌入式系统(4)通过四元数法进行姿态计算和位置计算，从而得到汽车的姿态矩阵和位置矩阵，最后进行误差分析与修正，输出测试及解算得到的汽车横摆角速度、俯仰角速度、侧倾角速度、侧向加速度、纵向加速度、速度、三维姿态角动态参数和汽车运行轨迹，从而得到车辆完备的状态信息。

6.根据权利要求5所述的基于惯性导航汽车运动性能测试系统的测试方法，其特征在于：所述四元数法为四阶龙格库塔法，对加速度进行一次积分得到汽车运行的速度，二次积分得到汽车的位移，从而确定汽车的位置矩阵；对角速度进行一次积分得到汽车的姿态角，从而确定汽车的姿态矩阵；汽车姿态角也可以直接由微惯性传感器测量得到，直接测量值可以作为由角速度积分得到姿态角的修正参考。

7.根据权利要求5所述的基于惯性导航汽车运动性能测试系统的测试方法，其特征在于：所述汽车的行驶轨迹的计算方法为，将位置矩阵和姿态矩阵结合得到汽车在某一时刻的具体地理位置点，然后将不同时刻的点连接起来，得到汽车的行驶轨迹。

8.根据权利要求5所述的基于惯性导航汽车运动性能测试系统的测试方法，其特征在于：所述误差分析通过结合平台误差角方程式、速度误差方程式、位置误差方程式组成的误差方程式进行分析。

9.根据权利要求5所述的所述的基于惯性导航汽车运动性能测试系统的测试方法，其特征在于：所述误差修正方法为，选择一个定点作为坐标零点，每完成一次试验汽车就回到该定点进行位置修正，消除累积误差。