[发明专利]基于MEMS的GNSS/IMU车载实时组合导航方法

说明书

本发明涉及导航定位技术领域，具体涉及一种基于MEMS的GNSS/IMU车载实时组合导航定位方法，其过程为：利用IMU在当前时刻及前一相邻时刻输出信息及GNSS的当前时刻输出信息，进行动态初始对准；利用前后两相邻时刻的IMU信息进行捷联解算，经卡尔曼预测得到该时刻的协方差矩阵；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时间求得GNSS延时偏差dt，推算GNSS在当前IMU时刻的信息；进行卡尔曼滤波更新，反馈状态误差量修正导航信息，循环解算。本发明采用低成本的MEMS IMU，并消除了GNSS延时输出误差，提高了定位精度，实现了一种实时的车载组合导航定位方法。

技术领域

本发明涉及导航定位技术领域，具体涉及一种基于MEMS的GNSS/IMU车载实时组合导航方法。

背景技术

车载导航技术随着汽车行业的蓬勃发展而不断发展，车辆用户对于实时了解当前车辆的位置等信息有很大需求。随着北斗导航卫星的发展，其与GLONASS、GPS、GALILEO等卫星导航系统共同组成了GNSS，即全球卫星导航系统，目前已广泛运用于室外的车辆导航定位技术，但由于其卫星信号易受干扰，且近年来社会的不断发展形成了复杂的城市地形环境，信号遮挡、多路径等因素导致GNSS定位效果不佳；而惯性导航系统完全自主导航的特性弥补了GNSS定位技术的不足，但较高精度的惯导系统造价较高，不适用于民用车辆。伴随着MEMS技术，即微机电技术的不断发展，其成本低、体积小的特点逐渐成为民用车辆组合导航技术运用的重要因素，使其不断推进了车载组合导航的发展与应用。

同时，对于低成本的车载组合导航系统，在GNSS和MEMSIMU进行实时的组合导航解算过程中，由于MEMSIMU输出频率较高使惯导解算和卡尔曼滤波的计算量复杂、庞大，对于普通的MCU而言，其上一时刻的解算过程耗时较长导致在下一时刻信息融合时，GNSS输出信息和IMU输出信息不是同一时刻，这势必会影响当前的滤波结果，从而影响车载组合导航系统的定位精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种实时组合导航方法，以满足在复杂的城市地形中，实时获取车辆位置等信息。

本发明所采用的技术方案为：

基于MEMS的GNSS/IMU车载实时组合导航方法，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；

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。

更进一步地，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