[发明专利]一种捷联惯性导航的误差校正方法及装置

说明书

本发明涉及导航定位技术领域，公开了一种捷联惯性导航的误差校正方法及装置，通过对加速度计，磁力计进行姿态解算，以获取终端的第一姿态数据，根据上一次的第一姿态数据与当前的第一姿态数据，计算第一姿态变化率，将所述第一姿态数据作为陀螺仪的初始姿态，采用四元数进行陀螺仪姿态解算，以获取第二姿态数据，根据上一次的第二姿态数据与当前的第二姿态数据，计算第二姿态变化率，跟踪偏差率的周期性变化，当所述偏差率达到极值时，根据所述第一姿态数据、所述第二姿态数据及所述姿态可信度，计算第三姿态数据，并通过所述第三姿态数据初始化陀螺仪姿态，以校正陀螺仪积分误差。本发明解算的终端姿态能避免陀螺仪因长时间运动模式积分误差带来的终端姿态失效问题。

技术领域

本发明涉及导航定位技术领域，尤其涉及一种捷联惯性导航的误差校正方法及装置。

背景技术

捷联惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System简称SINS)是根据牛顿提出的相对惯性空间的力学定律获得载体导航信息的装置。它利用磁力计、陀螺仪、加速度计等惯性元件感受运行体运动信息，然后通过计算机进行积分运算得到运动体的姿态、速度和位置等导航参数。捷联惯性导航可实现无外部全球定位信号如GPS、北斗，或其他定位技术(如wifi，RFID)时，仅仅通过载体对相关传感器采集数据的计算进行自主导航。

SINS信息丰富，信号频率高，工作方式隐蔽，但SINS中磁力计容易受到外部磁场干扰，且响应水平方向旋转迟缓，无法实时准确测定终端水平方向；受陀螺仪漂移误差累积的影响，系统精度会随着时间的推移而降低；加速度计运动状态下，因外部作用力的影响，难以确定姿态；现有技术中，采用融合姿态解算方法提高精确度，例如：

1、通过加速度计与磁力计，计算方向角，与陀螺仪计算方向角进行卡尔曼滤波获得滤波后姿态。

2、通过加速度计与磁力计，计算方向角，与陀螺仪计算方向角进行一阶、二阶互补滤波后姿态。

3、采用低通滤波和高通滤波的结合方式，以实现加速度计、磁力计、与陀螺仪的参数融合解算。

以上几种方案能获得矫正后姿态，最终姿态收敛，但中间姿态可能出现较大误差，如外部磁场干扰，或移动终端持续单向加速将对中间姿态产生较大误差。以上几种滤波方式，主要考虑对白噪声，以及频率特性进行滤波，未考虑移动终端的运动特性引入的随机干扰。因此，基于以上算法获得的姿态，进行运动加速度积分得到的运动轨迹存在较大误差。

发明内容

本发明提供一种捷联惯性导航的误差校正方法及装置，解决现有技术中运动特性引入的随机干扰导致运动加速度积分得到的运动轨迹存在较大误差的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种捷联惯性导航的误差校正方法，包括：

对加速度计，磁力计进行姿态解算，以获取终端的第一姿态数据；

根据上一次的第一姿态数据与当前的第一姿态数据，计算第一姿态变化率；

将所述第一姿态数据作为陀螺仪的初始姿态，采用四元数进行陀螺仪姿态解算，以获取第二姿态数据；

根据上一次的第二姿态数据与当前的第二姿态数据，计算第二姿态变化率；

跟踪偏差率的周期性变化，当所述偏差率达到极值时，根据所述第一姿态数据、所述第二姿态数据及所述姿态可信度，计算第三姿态数据，并通过所述第三姿态数据初始化陀螺仪姿态，以校正陀螺仪积分误差，其中，所述姿态可信度由所述偏差率及修正参数计算获得。

一种捷联惯性导航的误差校正装置，包括：

第一姿态计算模块，用于对加速度计，磁力计进行姿态解算，以获取终端的第一姿态数据；