[发明专利]一种惯性/视觉里程计/激光雷达的组合导航方法

说明书

本发明属于导航方法，具体涉及一种惯性/视觉里程计/激光雷达的组合导航方法。它包括：(1)状态模型的建立，(2)基于特征信息的视觉里程计测速，(3)量测方程的建立与量测值的获得，(4)卡尔曼滤波，(5)校正系统误差。本发明的效果是：本专利使用机器视觉的自主导航技术，单目相机通过前后帧图像的差异，在已知距离的情况下可以测量出载体的速度；激光雷达可以精确测量出到观测点的距离，然后测出载体的速度，利用测量得到的速度与惯导速度组合导航，最终能在无外界参考信息输入情况下实现高精度导航。

技术领域

本发明属于导航方法，具体涉及一种惯性/视觉里程计/激光雷达的组合导航方法。

背景技术

随着飞行器长时间、远程航行的能力不断得到增强，对导航系统的精度和自主性要求也在不断提高。纯惯性导航系统由于其固有的导航误差随时间而积累的缺点，因而不能完全满足实际应用的需要。解决这一问题的途径有两类：第一、提高惯导系统本身的精度。主要依靠采用新材料、新工艺、新技术，提高惯性器件的精度，或研制新型高精度的惯性器件。但需要花费大量的人力财力，且惯性器件精度的提高是有限的。第二、采用组合导航技术。主要是使用惯性系统外部的某些附加导航信息源，用以改善惯性系统的精度，通过软件技术来提高导航精度。然而，可选用的组合信息很多，如果将这些信息全部组合，虽然精度可以达到甚至超过要求，但是计算量巨大，完全无法在实际中使用，如果仅选取部分信息组合，那么选取信息的类型，组合的先后顺序，具体的组合方式都对结果的精度产生巨大影响。现有技术中尚没有一种比较完美的组合方式，能够既兼顾到计算量，又最大程度的减少组合的内容。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供一种惯性/视觉里程计/激光雷达的组合导航方法。

本发明是这样实现的：一种惯性/视觉里程计/激光雷达的组合导航方法，包括下述步骤：

(1)惯性/视觉里程计/激光雷达组合导航系统状态模型的建立，如下式

式中：X(t)为上述系统状态向量；W(t)为系统白噪声；系数矩阵F(t)和G(t)根据误差方程求取，

X(t)＝[δV_n，δV_u，δV_e，δL，δh，δλ，φ_n，φ_u，φ_e，▽_x，▽_y，▽_z，ε_x，ε_y，ε_z，δV_{n_ov}，δV_{e_OV}]

δV_n,δV_u,δV_e分别表示捷联惯导系统北向、天向、东向的速度误差；

δL,δh,δλ分别表示捷联惯导系统的纬度误差、高度误差、经度误差；

φ_n,φ_u,φ_e分别表示捷联惯导系统导航坐标系内北、天、东三个方向的失准角；

▽_x，▽_y，▽_z分别表示捷联惯导系统载体坐标系内X、Y、Z三个方向的加速度计零偏；

ε_x,ε_y,ε_z分别表示捷联惯导系统载体坐标系内X、Y、Z三个方向的陀螺漂移；

δV_{n_ov},δV_{e_OV}分别表示视觉里程计北向、东向的速度误差；

(2)基于特征信息的视觉里程计测速

a)选取合适的匹配区域