[发明专利]基于双天线GNSS接收机/陀螺仪信息融合的农机横滚角测试方法

摘要

本发明公开了一种基于双天线GNSS接收机/陀螺仪信息融合的农机横滚角测试方法，采用双天线GNSS接收机测量得到的横滚角白噪声较大，不易直接用于农机姿态的校正。陀螺仪输出数据平稳，短时间稳定性强，但长期精度差。采用卡尔曼滤波器对双天线GNSS接收机获得的横滚角度以及陀螺仪获取的滚转角速度进行融合处理，获得农业机械横滚角的精确估计。本发明方法可形成更连续和稳定的农业机械横滚角数据，使得农机的倾斜校正更加准确。

主权项

基于双天线GNSS接收机/陀螺仪信息融合的农机横滚角测试方法，其特征在于，包括下述步骤：1)为农机建立车体坐标系，车体坐标系Oxy定义为以车体质心位置为原点O，横轴x指向车体前进方向，纵轴y与横轴x垂直指向车体前进方向的左侧；2)双天线固定支架为长度不低于1.3m的矩形钢管，安装在车体质心正上方的拖拉机驾驶室顶部，安装原则为钢管平行于车体坐标系y轴，关于原点O对称；3)将GNSS主天线安装在双天线固定支架的右端，从天线安装在固定支架的左端，主从天线关于车体坐标系的x轴对称；4)陀螺仪安装在农机质心正上方拖拉机座椅下方，旋转轴指向车体坐标系x轴方向；5)设置双天线GNSS接收机输出NMEA‑0183标准格式中$GPTRA数据包，截取$GPTRA数据包中的倾斜角ψ；利用陀螺仪获取横滚角速度ω；6)采用卡尔曼滤波模型对步骤5)获取的横滚角度和横滚角速度进行融合处理，获得农机横滚角度最优估计值；7)步骤6)中所述卡尔曼滤波器的模型中，状态向量为农业机械的横滚角θ和陀螺仪的零偏b二维向量；测量量为双天线GNSS接收机获取的横滚角ψ一维标量；8)系统过程噪声协方差矩阵Q为用于表示状态转移方程的误差大小，设定为常数矩阵，在仿真和试验过程中整定矩阵参数，测量噪声方差R为双天线GNSS接收机横滚角测量值方差统计值。