[发明专利]一种步行微惯性导航设备方位安装偏差校正方法

权利要求书

1.一种步行微惯性导航设备方位安装偏差校正方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)初始静止条件设置；

2)在静止初始条件状态下，利用加速度计信息确定步行微惯性导航设备的水平姿态信息；

3)设备使用人向前直线行走，对步行微惯性导航进行状态修正；

4)确定行走起点指向导航定位结果的直线与行走方向的夹角，即由于行走习惯造成的方位安装偏差α；

其中，P_x为直线行走终点的位置n系下x方向的值；P_y直线行走终点的位置n系下y方向的值；P_x0为直线行走起点的位置在n系下x方向的值；P_y0为直线行走起点的位置n系下y方向的值；

5)确定计算补偿转换矩阵T，对步行微惯性导航设备采样值进行补偿

确定误差校正后的步行微惯性导航设备惯性器件陀螺和加速度计的输出值

其中和分别为步行微惯性导航设备惯性器件原始输出的陀螺测量值和加速度计测量值；

步骤2)具体为：

2.1)读取静止状态的步行微惯性导航设备中惯性期间输出数据，计算载体坐标系下加速度计输出在三个方向上的平均值；

2.2)确定步行微惯性导航设备的初始姿态角；

2.3)确定步行微惯性导航设备的初始姿态矩阵；

2.4)确定步行微惯性导航设备的初始四元数；

所述的步骤2.1)中，载体坐标系下加速度计输出在三个方向上的平均值表示为：

a^b＝[a_x a_y a_z]

其中，a^b为加速度计输出的平均值在载体坐标系下的矢量形式，a_x为加速度计输出在载体坐标系x_b下分量的平均值，a_y为加速度计输出在载体坐标系y_b下分量的平均值，a_z为加速度计输出在载体坐标系z_b下分量的平均值；

所述的步骤2.2)具体为：

初始姿态角包括初始俯仰角θ、初始倾斜角γ和初始航向角ψ，初始俯仰角θ＝arcsin(a_x/g)，其中g为当地重力加速度；

如果a_z≥0，初始倾斜角γ＝-arcsin(a_z/(g·cosθ))；

如果a_z＜0，a_y≥0，初始倾斜角γ＝π+arcsin(a_z/(g·cosθ))；

如果a_z＜0，a_y＜0，初始倾斜角γ＝π-arcsin(a_z/(g·cosθ))；

初始航向角ψ置为零。

2.如权利要求1所述的一种步行微惯性导航设备方位安装偏差校正方法，其特征在于，所述步骤2.3)的初始姿态矩阵采用下式确定

3.如权利要求1所述的一种步行微惯性导航设备方位安装偏差校正方法，其特征在于，所述步骤2.4)具体为：

将确定的设备初始姿态矩阵的各元素表示成如下形式：

将设备的四元数Q表示成：

Q＝[q₀ q₁ q₂ q₃]^T

则，设备的四元数的初始值由下式得到

4.如权利要求1所述的一种步行微惯性导航设备方位安装偏差校正方法，其特征在于，所述步骤3)对微惯性导航进行状态修正为速度误差、水平姿态角误差、陀螺漂移及加速度零偏的修正。

5.如权利要求1所述的一种步行微惯性导航设备方位安装偏差校正方法，其特征在于，所述步骤3)对微惯性导航进行状态修正之前，首先对步行微惯性导航设备的运动状态进行判断，采用A3T3ND、AM1T3ND、A3ND或者AM1ND方法，得到设备当前运动或静止的状态。