[发明专利]用于垂直轨迹确定的方法和系统

权利要求书

1.一种用于同一设备中具有集成气压高度计的惯性测量单元的垂直位置和速度确定系统，所述系统包括：

被连接以接收所测量的具有集成气压高度计的惯性测量单元方位的转向速率输入；

被连接以接收所测量的具有集成气压高度计的惯性测量单元加速度的加速度输入；

被连接以接收所测量的具有集成气压高度计的惯性测量单元高度的气压输入；

被连接到所述转向速率输入和所述加速度输入的第一卡尔曼滤波器，以基于所测量的具有集成气压高度计的惯性测量单元方位和所测量的具有集成气压高度计的惯性测量单元加速度来估计所述具有集成气压高度计的惯性测量单元的滚转和俯仰；

被连接到所述加速度输入、连接到所述气压输入和连接到所述第一卡尔曼滤波器的第二卡尔曼滤波器；所述第二卡尔曼滤波器与所述第一卡尔曼滤波器级联，以从所述第一卡尔曼滤波器接收所估计的所述具有集成气压高度计的惯性测量单元的滚转和俯仰，并且基于所测量的具有集成气压高度计的惯性测量单元加速度、使用气压高度计所测量的气压以及所估计的所述具有集成气压高度计的惯性测量单元的滚转和俯仰来估计所述具有集成气压高度计的惯性测量单元的垂直位置和垂直速度。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括连接到所述加速度输入和所述第二卡尔曼滤波器两者的零速度更新检测器，用于在所述加速度输入处检测到静止相位时，向所述第二卡尔曼滤波器提供零速度信号。

3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括Rauch-Tung-Striebel轨迹平滑器，其中，所述平滑器存储所估计的垂直位置和垂直速度状态以及来自所述第二卡尔曼滤波器的估计状态的协方差，并递归更新所估计的垂直位置和速度以及后向扫描的协方差。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述气压输入被连接到微机电系统气压高度计，以及所述转向速率输入和加速度输入被连接到微机电系统惯性测量单元；

其中，所述微机电系统惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。

5.一种计算机程序产品，包括计算机可用介质，所述计算机可用介质具有实施在其中的计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码适于被执行以实现用于确定具有集成气压高度计的惯性测量单元的垂直位置和速度的方法，所述方法包括：

测量所述具有集成气压高度计的惯性测量单元的转向速率、所述具有集成气压高度计的惯性测量单元的加速度和气压；

根据第一卡尔曼滤波器运算基于转向速率测量和加速度测量来估计所述具有集成气压高度计的惯性测量单元的滚转和俯仰；

向第二卡尔曼滤波器运算提供来自所述第一卡尔曼滤波器运算的滚转和俯仰估计；

根据所述第二卡尔曼滤波器运算基于加速度测量、气压测量以及滚转和俯仰估计来估计所述具有集成气压高度计的惯性测量单元的垂直位置和速度；以及

基于所估计的垂直位置和速度来确定所述具有集成气压高度计的惯性测量单元的所述垂直位置和速度；以及，

输出所确定的垂直位置和速度。

6.根据权利要求5所述的计算机程序产品，其中，由所述计算机可读程序代码执行的所述方法包括：当所述具有集成气压高度计的惯性测量单元的加速度低于阈值时，检测所述具有集成气压高度计的惯性测量单元的静止相位；以及当检测到静止相位时向第二卡尔曼滤波器提供零速度信号。

7.根据权利要求5所述的计算机程序产品，其中，由所述计算机可读程序代码执行的所述方法包括通过存储所估计的垂直位置和垂直速度状态以及来自所述第二卡尔曼滤波器的估计状态的协方差来平滑所述垂直位置和速度，并递归更新所估计的垂直位置和速度以及后向扫描的协方差。