专利名称：一种提高车载sins/od组合导航精度的方法
技术领域：
本发明涉及地面车辆定位定向技术，具体涉及提高车载SINS/0D组合导航精度的关键技术，属于车载导航技术领域。
背景技术：
捷联惯导(SINS)是自主式导航设备，可以输出车辆的位置、速度及姿态航向等参数。然而，SINS的导航误差随时间增长，其导航精度主要取决于陀螺和加速度计的精度，但高精度的元件会使整个系统的成本急剧增加，因而，控制SINS误差累积成为惯导运行的关键问题。采用零速修正可以有效改善系统性能，但对导航系统的使用操纵提出了严格的限制约束条件。利用SINS/GPS虽可以很好解决误差累积问题，但GPS动态能力差，易受电子干扰，信号易被遮挡等缺点，且GPS控制权在美国，不能满足战时需要。一种能够给陆地车辆提供独立速度参考信息的设备是里程仪，其测速误差不随时间增长，信号不会被遮挡和干扰。SINS和OD具有互补特性，SINS/0D组合方式在车载导航中广为应用。目前，由SINS/0D组成的车载导航系统，通常认为OD测量车辆纵向速度，而实际上，OD测量的是车辆底盘的运动，SINS安装在车体上，测量的是车体运动，底盘与车体不是刚性连接，而是通过悬架结构连接，车体和底盘之间会有相对角运动，有些车辆车体与底盘之间相对运动角度多达几度，若不能精确估计出车辆车体与底盘之间相对运动，则会对由SINS/0D组成的车载导航系统导航精度产生严重影响，因此需要对底盘与车体之间角运动进行建模，并设计相应算法估计角误差。另外，若安装SINS/0D系统的车辆为轮式车辆，通常将里程仪刻度系数当作常值或常值加随机误差项处理。但当车辆行驶在不同坡度路面上，或以不同加速度行驶时，轮胎半径会发生变化，里程仪刻度系数亦随之发生变化，不能把里程仪刻度系数简单认为是常值，或常值加上随机误差项组成，需要建立相应的误差模型以补偿刻度系数变化。

发明内容
本发明的技术解决问题:现有的SINS/0D组合导航方案未考虑考虑车辆车体与底盘相对角运动对导航精度造成的影响，同时认为建立里程仪刻度系数模型过于复杂，将里程仪刻度系数简化为常值或常值加随机误差项，本发明通过建立相应的数学模型，进而实现高精度车载SINS/0D组合导航。本发明主要内容包括:(I)里程仪刻度系数数学模型里程仪刻度系数的路面坡度及车辆加速度的数学模型为= Kod0-KfJy，Kod0为车辆在水平路面匀速行驶时的里程仪刻度系数，fy为前向比力，fy = ay+g0，ay为前向加速度，Θ为路面纵坡度，夂/,,为前向比力对里程仪刻度系数的影响系数。(2)底盘与车体相对运动模型
底盘到车体之间的方向余弦阵
权利要求
1.一种提高车载SINS/OD组合导航精度的方法，其特征在于，所述的方法包括:里程仪刻度系数补偿模块、底盘与车体角运动修正模块、导航参数解算模块、卡尔曼滤波模块和导航参数修正模块，其中，里程仪刻度系数补偿模块用来补偿路面坡度及车辆加速度对刻度系数的影响；底盘与车体角运动修正模块实现对车辆底盘与车体之间角运动补偿；导航参数解算是通过对陀螺和加速度计输出进行导航解算，解得车辆的位置和速度、姿态航向信息；卡尔曼滤波模块通过卡尔曼滤波估计模型参数和导航误差参数；导航参数修正模块利用估计出的状态量对SINS和OD数据进行修正。
2.根据权利要求1所述的一种提高车载SINS/0D组合导航精度的方法，其特征在于:所述的里程仪刻度系数补偿模块输入为Kodc^fy和夂Λ，Kod0为车辆在水平路面匀速行驶时的里程仪刻度系数，fy为前向比力，夂/,为前向比力对里程仪刻度系数的影响系数，模块输出为
3.根据权利要求1所述的一种提高车载SINS/0D组合导航精度的方法，其特征在于:所述的底盘与车体角运动修正模块输入为fx、 、fy、KA'，fx为车辆横轴方向比力，夂^为车辆横轴方向误差系数，fy为前向比力，K4,为车辆纵轴方向误差系数，底盘X轴与车体X轴之间误差角为夂，底盘I轴与车体I轴之间误差角为夂，底盘到车体之间的方向余弦 阵
4.根据权利要求1所述的一种提高车载SINS/0D组合导航精度的方法，其特征在于:所述的卡尔曼滤波模块的状态方程为:
5.根据权利要求1所述的一种提高车载SINS/OD组合导航精度的方法，其特征在于:所述的导航参数修正模块输出的修正后姿态阵c: =(/+0”κ ，φη为失准角，( '为由惯导数据解算的车体姿态阵，修正后的速度F = V1' -SV"，δ Vn为速度误差量，r为由惯导数据解算的车辆速度，车辆位置P利用修正后速度信息Vn直接解算。
6.根据权利要求1所述的一种提高车载SINS/OD组合导航精度的方法，其特征在于:所述的车辆为后轮驱动 车辆。
全文摘要
本发明公开了一种提高车载捷联惯导/里程仪(SINS/OD)组合导航精度的方法。根据路面坡度和车辆加速度，计算里程仪刻度系数变化和车辆底盘与车体之间相对角运动，并对里程仪输出进行补偿，以求取精确的车辆行驶速度。利用SINS解算的速度信息和OD解算的速度信息之差构造量测，通过卡尔曼滤波估计出模型参数及导航误差参数，利用求得的状态量对SINS和OD数据进行修正，以得到准确的导航参数。在进行位置修正时，考虑位置误差的可观测性较弱，不直接利用状态估计值修正位置，而采用修正后的速度推算位置。本发明考虑路面坡度和车辆加速度对车载SINS/OD组合导航精度的影响，通过建立相应的数学模型，实现了车载SINS/OD高精度组合导航。
文档编号G01C21/20GK103217158SQ20121058402
公开日2013年7月24日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者贾继超, 张波, 吴训忠 申请人:贾继超, 张波, 吴训忠