[发明专利]一种车载星基增强多模GNSS/MIMU组合导航中MIMU安装误差角的计算方法

说明书

本发明公开了一种车载星基增强多模GNSS/MIMU组合导航中MIMU安装误差角的计算方法，分析了车载环境下车辆的运动规律和车辆在平直路段加速过程的运动特点，建立MIMU的三周加速度计感知车体前向加速度的模型，并由加速阶段汽车的尾垂现象对模型改进；根据得到的改进后的加速度计测量模型推导出关于MIMU的三个安装误差角的非线性方程组；非线性方程组的求解是一个难题，其解的情况比较复杂，为了解决这个问题，本发明采用牛顿迭代法逐次逼近求解；依据实际情况选择合理的初值，对迭代终止条件做了限制，以降低计算量；对每次采集的数据得到的迭代最终解给出限制条件，并将每次采集数据得到的解做平均，提高了MIMU安装误差角的可信度。

技术领域

本发明涉及一种基车载星基增强多模GNSS/MIMU组合导航中MIMU安装误差角的计算方法，尤其涉及一种利用牛顿迭代法解由加速度计测量值及车辆加速阶段运动规律建立的关于安装误差角的非线性方程组的算法。

背景技术

随着无人驾驶汽车和智能高铁等智能交通系统的发展，对车载导航定位系统的要求越来越高：既要求导航系统降低成本以适应民用领域的大规模应用，又要求具有较高的精度以达到无人化的技术要求；既要求小型化以占有更小的空间、减小重量，又要求具有非常高的可靠性。国内特大城市的迅速发展，在城市复杂环境下，车辆集中，城市高楼林立，多层高架，隧道，地下停车场等复杂因素使用户对导航定位应用服务上提出更多的需求。

当前用于车载组合导航的设备主要有：惯性导航系统(Inertial NavigationSystem，INS)、全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)、激光雷达、多普勒测速仪、气压高度计、相机等。每种方式都存在相应的优缺点，没有哪一种方式能够独立满足载车运行过程中所需的各种要求，基于增强系统多模GNSS/MIMU及列车运动规律约束的组合导航方法成为研究的热点。目前提高GNSS精度的主要方法是采用地基增强或星基增强技术，星基增强技术具有更大范围的适用性。但是GNSS信号在复杂环境中中存在断续、衰落等问题，造成接收机观测值精度严重不足，甚至出现信号失锁等现象，成为车载导航发展的技术瓶颈。基于微机电系统技术的惯性测量单元(Inertial measurementunit，IMU)，即MIMU，具有微型化、低功耗、低成本、高可靠的特点，且自主性高、隐蔽性强、信息全面，但是精度随时间发散。近年来，MEMS技术的发展已使得其达到中等导航精度应用场合的要求。

GNSS/MIMU组合导航系统在GNSS失效的情况下，结合载车运动约束信息，可以不增加其他传感器就克服各自明显缺点，保证导航信息的连续性和可用性，提高系统完好性，降低系统的成本。但是，在运用载车运动约束信息前，需要得到比较难以解决的MIMU在载车上的安装误差角。因为MIMU在载车上的安装不能如高精度的惯导系统一样有专门设计的高精度的工装来保证很小安装误差，较大的安装误差会影响载车运动约束信息作用的发挥。

发明内容

本发明提供了一种车载星基增强多模GNSS/MIMU组合导航中MIMU安装误差角的计算方法，可以有效解决上述问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种车载星基增强多模GNSS/MIMU组合导航中MIMU安装误差角的计算方法，包括以下步骤：

S1：建立静止情况下水平角解析初对准模型对惯导系统水平姿态角进行对准，再通过建立在启动段忽略安装误差下由GNSS测得的速度完成方位对准的模型对惯导系统进行方位对准；

S2：分析车载环境下车辆的运动规律和车辆在平直路段加速过程的运动特点，考虑在加速阶段载车的尾垂现象，建立改进的MIMU的三轴加速度计感知车体前向加速度的模型；

S3：根据得到的改进后的加速度计测量模型推导出关于MIMU的三个安装误差角的非线性方程组；