[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

说明书

本发明涉及一种基于车辆零速检测的惯性导航误差修正方法，在车辆行驶时，采集轮速传感数据及INS数据，在车辆行驶过程中零速检测算法通过轮速、加速度计、陀螺仪进行零速检测；零速检测的原理是对轮速、加速度计、陀螺仪信号进行基于黎曼皮尔逊准则的联合概率，零速修正的原理是：1、在车辆检测出零速时，对速度和角速度进行置零处理，防止速度误差和角速度误差累积，导致位置和姿态出现偏差；2、在检测出零速后通过加速度计和角速度计的输出，分别对姿态、陀螺仪零偏进行再估计；3、在车辆再次运动退出零速状态后，利用再估计出的姿态和陀螺仪零偏对INS进行修正。与现有技术相比，本发明具有抑制导航误差的漂移，提高检测的准确度等优点。

技术领域

本发明涉及车载导航与定位领域，尤其是涉及一种基于车辆零速检测的惯性导航误差修正方法。

背景技术

惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)能根据惯性传感器(陀螺仪、加速度计)提供的载体相对于惯性空间的线速度和角速度信息，成为车载组合定位系统关键部件。惯性导航系统具有独立工作、精度高、不易被电子干扰的优点，但最明显的缺点是其导航误差会随时间积累，因而长时间工作后会产生不同程度的积累误差。

零速修正技术是克服惯导定位定姿累计误差发散最为实用的一种约束方法，该技术包含零速区间探测和零速更新两个部分，其中，零速检测是零速更新的基础。此外，零速检测信息可以作为INS相对于地球静止的参考，通过准静态对准来标定INS的速度、姿态和IMU(Inertial measurement unit，惯性测量单元)误差。利用传统的INS零速检测技术可对惯性导航误差进行修正，传统的INS零速检测技术将车辆加速度计和陀螺仪采集的数据作为检测量，然而，该方法的检测的准确度不够高，且无法抑制导航误差的漂移。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种修正准确率高的基于车辆零速检测的惯性导航误差修正方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于车辆零速检测的惯性导航误差修正方法，包括零速检测步骤和零速修正步骤：

零速检测步骤：

采用三轴加速度数据、三轴陀螺仪进行数据采集。

1.1、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。

假设某一时刻k的所有传感器观测值为y_k，式中，为k时刻三轴加速度计的观测向量，为k时刻三轴陀螺仪的观测向量，为k时刻轮速传感器的观测向量。选择观测窗口期为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，得到一组连续观测序列

1.2、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。

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。具体地：

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：