[发明专利]一种基于车辆零速检测的惯性导航误差修正方法

权利要求书

1.一种基于车辆零速检测的惯性导航误差修正方法，其特征在于，包括：

零速检测步骤：

11)车辆启动后，采集车辆INS数据及轮速传感器的轮速数据，车辆INS数据包括加速度计数据和陀螺仪数据；

12)基于采集的数据，在车辆静止时，利用零速检测方法对车辆零速进行实时检测，若检测出零速，则进入零速修正步骤；

零速修正步骤：

21)利用零速状态下的加速度计，对车辆姿态进行重新估计；

22)利用零速时各传感器的输出，对陀螺仪的零偏进行再估计；

23)当车辆启动后，利用估计的车辆姿态及陀螺仪的零偏对INS误差进行修正；

所述的零速检测步骤中，步骤12)的具体内容为：

121)基于采集的数据，构建分布参数的最大似然估计，计算所有传感器联合概率的广义似然比；

122)计算IMU及轮速传感器输出数据，若满足所有传感器联合概率的广义似然比，则认为载体处于静止状态，即检测出零速；

步骤121)具体包括以下内容：

a)定义H₀表示载体为运动状态，H₁表示载体为静止状态，零速检测器的性能由检测概率P_D＝p(H₀|H₁)和虚警概率P_FA＝p(H₁|H₀)决定，根据Neyman-Pearson理论，对于给定的P_FA＝α，使判断为H₁状态时检测概率P_D最大，需满足：

式中，L(q_n)为观测序列q_n的似然比，其中，阈值γ由下式决定：

观测序列为：

其中：

y_k为k时刻的所有传感器的观测值

y_k＝s_k+v_k

其中：

式中，分别表示三轴加速度计、三轴陀螺仪及轮速传感器真实值；分别表示三轴加速度计、三轴陀螺仪及轮速传感器的测量噪声

b)设定信号约束条件，即：

H₀:

H₁:

式中，为方向为重力方向的单位矢量，观测窗口期为n至n+N-1，n为窗口期开始时间点的数据，N为窗口期数据数量，l为窗口期中任意的一个数据，g为重力加速度；

c)结合步骤a)、b)获取所有传感器联合概率的广义似然比的表达式；

d)计算IMU及轮速传感器输出数据，若满足所有传感器联合概率的广义似然比的表达式，则认为载体处于静止状态；

所有传感器联合概率的广义似然比的表达式为：

式中，γ'＝-2(lnγ)/N，γ为阈值；其中为k时刻加速度计的观测向量，为k时刻陀螺仪的观测向量，为k时刻轮速传感器的观测向量；分别为加速度计、陀螺仪及轮速传感器的噪声方差值；

采用三轴加速度数据、三轴陀螺仪进行数据采集；

步骤21)的具体内容为：

利用零速状态下的加速度计数据，对车辆姿态角中的俯仰角θ和翻滚角Φ的估计，其表达式为：

式中，a_x、a_y、a_z为三轴加速度计输出，

步骤22)中，假设陀螺仪零偏为[b_x b_y b_z]，则利用零速时各传感器的输出，对陀螺仪的零偏进行再估计的表达式为：

式中，ω_x,ω_y,ω_z分别为原始的三轴陀螺仪的输出角速度；

步骤23)中，修正的表达式为：

式中，分别为修正后的三轴陀螺仪的输出角速度。