[发明专利]基于MEMS的GNSS/IMU车载实时组合导航方法

权利要求书

1.基于MEMS的GNSS/IMU车载实时组合导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：利用GNSS输出信息对IMU的初始姿态、位置和速度信息进行动态对准，当车辆速度达到一定的阈值时，利用GNSS输出的东北天速度、位置信息得到初始姿态和初始位置；

步骤2：利用当前时刻IMU的输出信息进行捷联惯导解算，包括速度更新、姿态更新和位置更新；同时经过卡尔曼滤波预测状态观测量和状态协方差矩阵；

步骤3：满足时间条件触发融合解算，利用当前时刻IMU和GNSS分别对应的UTC求得GNSS延时偏差dt，推算GNSS在当前IMU时刻的信息，并进行卡尔曼滤波更新；

所述步骤3中，把当前时刻的IMU对应的UTC时间与GNSS输出时间比较，当满足：

MEMS_tGPS_t-0.5/MEMS_RATE，

其中，MEMS_RATE为IMU的采样率；

即为当前时刻的IMU输出时间与GNSS输出时间最接近的点，同时以当前IMU对应的UTC时间为基准，计算GNSS与MEMSIMU的UTC时间差，以此时间差外推GNSS信息，使其与IMU对应时间信息一致，从而实现GNSS与MEMSIMU触发融合时间同步；以此时的IMU捷联解算结果与推算后的GNSS信息的速度差和位置差作为观测信息，进行卡尔曼滤波求解；

否则，更新IMU数据继续下一时刻IMU的捷联惯导解算，直到满足上述条件触发融合解算；

步骤4：输出融合解算结果，对下一时刻更新的数据补偿，循环解算，从而实现车载实时组合导航。

2.根据权利要求1所述的基于MEMS的GNSS/IMU车载实时组合导航方法，其特征在于，所述步骤1中，初始对准的解算过程如下：

更新GNSS数据信息，利用其信息求解速度且满足：

v≥v₀

则利用北向和东向速度求解航向角：

Heading＝arctan(v_N/v_E)

Heading＞D₀

若不满足上述阈值条件，则更新下一历元的GNSS数据；当计算出适当的航向角时，对姿态角的横滚角和俯仰角初始化，初始设定为0；若当前时刻的IMU输出时间大于GNSS输出时间，则完成初始对准，否则，返回步骤1循环计算。

3.根据权利要求1所述的基于MEMS的GNSS/IMU车载实时组合导航方法，其特征在于，所述步骤2中，利用前一历元的速度推算前后两个历元中间时刻的位置变化量，并转化为旋转矢量，通过四元数的运算，计算中间时刻的位置；在n系下，根据前一时刻的速度增量外推中间时刻的速度，同时考虑地球自转角速度、运动速度造成的连动角速度以及重力和格里奥利造成的速度影响，计算速度信息；利用前后两个历元角速度的积分运算进行姿态更新；利用卡尔曼滤波预测方程得到当前时刻的状态量和状态协方差矩阵。

4.根据权利要求1所述的基于MEMS的GNSS/IMU车载实时组合导航方法，其特征在于，所述步骤4中，得到当前载体的速度、位置和姿态信息，以及当前的误差状态量，包括速度误差、位置误差、姿态误差，以及陀螺仪零偏误差、加速度计零偏误差；当输出结果时间与前一时刻输出结果间隔为设定输出间隔时，则输出当前载体的速度、位置和姿态信息，同时，反馈误差状态量、陀螺仪和加速度计的零偏误差，更新数据进行下一历元信息的修正补偿，循环解算。