[发明专利]遮蔽空间单兵导航位姿修正方法及装置

说明书

本发明公开了一种遮蔽空间单兵导航位姿修正方法及装置。其中，该方法包括：在进行捷联惯导解算之前，采用微晃动基座下的容积卡尔曼滤波晃动基座精对准方法对惯性导航系统进行初始对准，以避免由于载体坐标系和传感器坐标系的不固联而导致的微小的晃动角。本发明解决了由于测试场环境结构导致的基准晃动和传感器难以可靠固联造成的地下及遮蔽空间人员定位精度低的技术问题。

技术领域

本发明涉及导航领域，具体而言，涉及一种遮蔽空间单兵导航位姿修正方法及装置。

背景技术

面向单兵及通信装备在国家重点发展区域、重大工程、重点灾害易发区的实际应用需求，需要人员实地勘察地下及遮蔽空间灾害环境典型特征，此时对人员的位置和姿态信息获取尤为重要。

捷联惯性导航技术是自主定位定向的主要技术之一。但由于系统建模误差以及惯性传感器存在随机漂移误差，导航信息经过多重积分产生，航向信息根据陀螺仪解算而来，随着脚步晃动和时间的累积，导航精度随之降低。

对于人员的定位定向已经有许多学者进行研究。有人基于智能手机的可视化平台设计了一种实时定位系统，依靠无线网络将微型惯性传感器获取到的行人运动实时信息传送给智能手机，由智能手机处理传感器的数据，通过步态检测将ZUPT、零角速率更新(ZeroAngular Rate Update，ZARU)、磁罗盘、气压计和KF融合解算，补偿及修正相关误差，并且解算位置等信息。有人提出了一种基于级联评估架构的室内定位方法，利用惯性传感器融合KF估算步进式行人步伐状态和方向，通过粒子滤波结合非线性地图匹配技术对行人位置误差进行修正与补偿。有人利用iPhone手机中的低成本多传感器，研究了基于IMU/GPS/磁力计的室内外融合导航定位算法，设计了相对应的初始对准，利用卡尔曼滤波融合加速度计采集到的比力信息和陀螺仪采集到的角速度信息，在GPS与INS融合时段，利用载体速度的三轴方向作为观测量对KF状态量反馈校正，进而得到较为精确的位置、速度和姿态信息。还有人研究了一种足绑式INS与磁强计组合修正航向角误差的算法，提出了磁强计误差修正模型和在线修正航向角的算法；在行人行走时候，利用EKF对磁强计进行在线估计和实时修正，再利用ZUPT与磁强计融合修正算法对足绑式INS误差进行修正补偿。

然而，现阶段行人惯性导航算法存在很多缺点：对于航向误差发散的问题没有得到有效解决；当传感器与人体不能完全固联时，传统捷联惯性导航适用性变差。在行人室内运动中，由于行人运动的稳定性，这些缺点可以通过算法来进行优化，但是在灾难环境下，人体存在较多的复杂运动，致使普遍的算法已经很难完成人体的定位定向任务。所以在灾难环境下人体复杂运动带来的基准晃动和传感器难以可靠固联的情况下，传统的捷联惯性导航误差传播规律已无法表征真实的导航参数误差传播特性，因此也无法提出更为精确的导航算法。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种遮蔽空间单兵导航位姿修正方法及装置，以至少解决由于测试场环境结构导致的基准晃动和传感器难以可靠固联造成的地下及遮蔽空间人员定位精度低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种遮蔽空间单兵导航位姿修正方法，包括：在进行捷联惯导解算之前，采用微晃动基座下的容积卡尔曼晃动基座精对准方法对惯性导航系统进行初始对准，以避免由于载体坐标系和传感器坐标系的不固联而导致的微小的晃动角。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种遮蔽空间单兵导航位姿修正装置，包括：初始对准模块，被配置为：在进行捷联惯导解算之前，采用微晃动基座下的容积卡尔曼晃动基座精对准方法对惯性导航系统进行初始对准，以避免由于载体坐标系和传感器坐标系的不固联而导致的微小的晃动角。

在本发明实施例中，在进行捷联惯导解算之前，采用微晃动基座下的容积卡尔曼晃动基座精对准方法对惯性导航系统进行初始对准，以避免由于载体坐标系和传感器坐标系的不固联而导致的微小的晃动角，进而解决了由于测试场环境结构导致的基准晃动和传感器难以可靠固联造成的地下及遮蔽空间人员定位精度低的技术问题。