[发明专利]基于捷联惯导解算和零速校正的自主导航系统定位方法

说明书

技术领域

本发明属于导航定位技术领域，尤其涉及一种基于捷联惯导解算和零速校正的自主导航系统定位方法。

背景技术

行人自主导航系统(包括MEMS三轴磁力计、MEMS三轴加速度计、MEMS三轴陀螺仪)主要用于个人在已知或未知条件下的自主导航和实时定位，辅助完成各类型的紧急救援任务。当火灾、地震等紧急意外发生时，事故发生现场可能存在可视性降低、固有环境改变等不利于救援的情况，营救人员无法快速准确的辨别自身位置。此时，行人导航系统提供的定位信息可为营救人员提供有效的技术保障。

现有的具有单兵导航定位功能的产品绝大数主要依靠GPS(Global Positioning System)进行定位，但当GPS信号缺失时，系统将无法工作，继而无法满足行人自主导航系统自主、实时、稳定的定位要求。因此，研究在无GPS情况下的单兵自主定位技术具有一定应用价值。基于MEMS惯性测量技术的行人自主导航系统工作时不依赖于任何外部信息，具有良好的抗干扰性，因此，研究基于MEMS惯性测量技术的行人自主导航系统具有良好的应用价值。但目前MIMU的测量精度总体上较低，传感器误差随时间的漂移比较严重，导致MIMU的导航误差积累急剧增大。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于捷联惯导解算和零速校正的MEMS行人自主导航系统定位方法，旨在解决现有的MEMS惯性测量器件精度较低，基于MEMS惯性测量技术的行人自主导航系统长时间使用时导航定位误差较大的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于捷联惯导解算和零速校正的MEMS行人自主导航系统定位方法，该基于捷联惯导解算和零速校正的MEMS行人自主导航系统定位方法包括以下步骤：

步骤一：将行人自主导航系统固定于单兵脚上，手持PDA实时接收并存储行人运动时系统输出的量测信息，任意时刻k接收到的系统输出信息为y_k；

步骤二：利用MEMS加速度计和MEMS磁力计输出值，及公式求得初始载体姿态信息

步骤三：使用步骤一中存储的行人自主导航系统输出数据，及微分方程更新的方向余弦矩阵

步骤四：利用步骤三中求出的行人自主导航系统的姿态矩阵及公式估计出单兵系统导航状态包含行人导航系统的三维位置向量、速度向量、姿态向量，即

步骤五：利用步骤一中得到的行人导航系统中MEMS加速度计和MEMS陀螺仪的输出值及公式判断出行人自主导航系统的零速区间；

步骤六：利用步骤五中判断出得零速状态，使用基于卡尔曼滤波的零速误差校正器，采用输出校正的方式对导航解算结果进行修正；

通过以上循环即可估计出任意时刻k的状态量。

进一步，在步骤一中，行人导航系统包括：MEMS陀螺仪、MEMS加速度计、MEMS磁力计。

进一步，在步骤一中，任意时刻k接收到的系统输出信息为y_k＝[f_k ω_k m_k]^T；