陀螺儀輔助定位方法

1、陀螺儀輔助定位方法陀螺儀輔助定位方法CN 103644911 A摘要本發(fā)明公開了一種陀螺儀輔助定位方法，包括以下步驟：首先、姿態(tài)角的測量 :對加速度計的測量值和磁傳感器的測量值分別經(jīng)過高斯牛頓迭代得到姿態(tài)誤差速率,陀螺儀直接通過四元數(shù)微分方程得到姿態(tài)四元數(shù)速率 ,兩個加起來積分得到姿態(tài)四元數(shù)；其次、初始點的獲?。豪眉铀俣扔嫼屯勇輧x芯片兩者的數(shù)據(jù)，進行軌跡推算，以將軌跡周期提高到慣性測量單元的數(shù)據(jù)周期；第三、速度和移動距離的計算；第四、計算位置點；第五：糾正位置。本發(fā)明針對性的解決了陀螺儀的漂移、載體的線性加速度和周圍局部磁場的干擾問題，根據(jù)道路數(shù)據(jù)，對定位結(jié)果進行投影修正，并利用修正結(jié)果計算

2、下一個位置點，這樣就有效地減小累計誤差。權(quán)利要求 (1)1. 一種陀螺儀輔助定位方法，其特征在于包括以下步驟:首先、姿態(tài)角的測量 :對加速度計的測量值和磁傳感器的測量值分別經(jīng)過高斯牛頓迭代得到姿態(tài)誤差速率，陀螺儀直接通過四元數(shù)微分方程得到姿態(tài)四元數(shù)速率，兩個加起來積分得到姿態(tài)四元數(shù)； 其次、初始點的獲取 :利用加速度計和陀螺儀芯片兩者的數(shù)據(jù)，進行軌跡推算，以將軌跡周期提高到慣性測量單元的數(shù)據(jù)周期；第三、速度和移動距離的計算 :根據(jù)修正過的歐拉角， 計算三軸的加速度的分量，從而計算出實際的加速度；在已知初速度，加速度和時間的情況下，通過對初速度積分和加速度二次積分，計算出移動距離； 第四、計算位

3、置點 :根據(jù)移動距離和方向計算當前的位置點的經(jīng)緯度；第五 :糾正位置 :根據(jù)計算的位置點，在道路上進行投影，進行平滑處理，得到糾正后的位置點。說明陀螺儀輔助定位方法技術(shù)領(lǐng)域0001本發(fā)明涉及輔助定位方法，尤其是涉及一種脫落及輔助定位及其方法。背景技術(shù)0002現(xiàn)有的陀螺儀輔助導航方法是采用陀螺儀定位方式，陀螺儀定位方式是基于角速度檢測的原理而設(shè)計，通過一系列的運算，得到的定位位置是相對于上次定位的一個相對值?，F(xiàn)有的陀螺儀輔助導航方法雖然已經(jīng)使得空中指向定位成為可能，但由于得到的定位位置只是相對于上次定位的一個相對值，指向性存在一定的偏差，當長時間偏差得不到補償時，偏差就會在一定程度上進行累加，以

4、至于體驗越來越差，在某些特定場合，它還不能完全滿足需要，另外傳統(tǒng)的陀螺儀輔助導航是基于最后的位置點進行導航，在導航過程中會因為時間的增加累計誤差不斷的增大。發(fā)明內(nèi)容0003本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種精度高、誤差小的陀螺儀輔助定位方法。0004為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:陀螺儀輔助定位方法，其特征在于包括以下步驟:首先、姿態(tài)角的測量:對加速度計的測量值和磁傳感器的測量值分別經(jīng)過高斯牛頓迭代得到姿態(tài)誤差速率，陀螺儀直接通過四元數(shù)微分方程得到姿態(tài)四元數(shù)速率，兩個加起來積分得到姿態(tài)四元數(shù)；其次、初始點的獲取 :利用加速度計和陀螺儀芯片兩者的數(shù)據(jù)，進行軌跡

5、推算，以將軌跡周期提高到慣性測量單元的數(shù)據(jù)周期；第三、速度和移動距離的計算:根據(jù)修正過的歐拉角，計算三軸的加速度的分量，從而計算出實際的加速度；在已知初速度，加速度和時間的情況下，通過對初速度積分和加速度二次積分，計算出移動距離；第四、計算位置點:根據(jù)移動距離和方向計算當前的位置點的經(jīng)緯度；第五 :糾正位置 :根據(jù)計算的位置點，在道路上進行投影，進行平滑處理，得到糾正后的位置點。0005陀螺儀的漂移、載體的線性加速度和周圍局部磁場的干擾是制約 MARG 傳感器姿態(tài)測量精度的主要問題。本發(fā)明基于已有的慣性測量單元，設(shè)計了一個基于四元數(shù)的 Kalman 濾波器，通過建立 MARG 傳感器模型， 引

6、入傳感器偏差補償和自適應(yīng)的測量噪聲協(xié)方差矩陣構(gòu)造方法來提高姿態(tài)測量精度，減小載體線性加速度和周圍局部磁場的干擾，實現(xiàn)三自由度的姿態(tài)測量。傳統(tǒng)的陀螺儀輔助導航是基于最后的位置點進行導航，在導航過程中會因為時間的增加累計誤差不斷的增大，本發(fā)明是根據(jù)道路數(shù)據(jù)，對定位結(jié)果進行投影修正，并利用修正結(jié)果計算下一個位置點， 這樣就有效地減小累計誤差。 總之，現(xiàn)有技術(shù)沒有解決陀螺儀的漂移、載體的線性加速度和周圍局部磁場的干擾和長時間的累積誤差問題，本發(fā)明針對性的解決了陀螺儀的漂移、載體的線性加速度和周圍局部磁場的干擾問題，并把陀螺儀的空間定位技術(shù)和實際的導航應(yīng)用相結(jié)合，解決了長時間的累積誤差問題，而且根據(jù)道路

7、數(shù)據(jù)，對定位結(jié)果進行投影修正，并利用修正結(jié)果計算下一個位置點，這樣就有效地減小累計誤差。附圖說明0006圖 1 為姿態(tài)角測量的數(shù)學式圖。0007圖 2 為慣性加速度矢量圖。0008圖 3 為糾正后的位置點圖。具體實施方式0009實施例 1本陀螺儀輔助定位方法，包括以下步驟:首先、姿態(tài)角的測量 :對加速度計的測量值和磁傳感器的測量值分別經(jīng)過高斯牛頓迭代得到姿態(tài)誤差速率，陀螺儀直接通過四元數(shù)微分方程得到姿態(tài)四元數(shù)速率，兩個加起來積分得到姿態(tài)四元數(shù)。參見圖 1，本陀螺儀輔助定位方法基于已有的慣性測量單元，設(shè)計了一個基于四元數(shù)的 Kalman 濾波器，通過建立 MARG 傳感器模型，引入傳感器偏差補償

8、和自適應(yīng)的測量噪聲協(xié)方差矩陣構(gòu)造方法來提高姿態(tài)測量精度，減小載體線性加速度和周圍局部磁場的干擾，實現(xiàn)三自由度的姿態(tài)測量。0010其次、初始點的獲取 :利用加速度計和陀螺儀芯片兩者的數(shù)據(jù)，進行軌跡推算，以將軌跡周期提高到慣性測量單元的數(shù)據(jù)周期。眾所周知GPS 有一定的誤差，如果GPS 的誤差在15 米范圍的話，遠超過了車道的寬度，要想定位在車道上，確實是個難度?？梢岳霉潭℅PS 基站的方式來校準精度，但還有一個問題，芯片提供的定位周期最快只有一秒。就是說，這一秒范圍內(nèi)的軌跡是空白的，當速度達到一定程度的時候，一秒的距離已經(jīng)很遠，甚至已經(jīng)完成了一個快速小角度偏轉(zhuǎn)動作。那么這樣的話精度將會大大降低。為了填補這一秒中的軌跡空白，于是我們利用加速度計和陀螺儀芯片，利用兩者數(shù)據(jù)推算軌跡，將軌跡周期提高到慣性測量單元的數(shù)據(jù)周期，即20 毫秒。0011第三、速度和移動距離的計算:根據(jù)修正過的歐拉角，計算三軸的加速度的分量，從而計算出實際的加速度；在已知初速度，加速度和時間的情況下，通過對初速度積分和加速度二次積分，計算出移動距離；慣性加速度矢量圖如圖 2 所示，得到了慣性加速度矢量的三個分量，根據(jù)計算得出的歐拉角即可計算出我們實際方向的加速度。0012第四、計算位置點:根據(jù)移動距離和