[发明专利]由里程计获得车辆经纬度的航位推算导航定位方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于航位推算导航定位领域，具体涉及一种由里程计获得车辆经纬度的航位推算导航定位方法及航位推算导航定位系统。

背景技术

目前，通常的车载航位推算导航定位方法有一个里程计加一个单轴陀螺仪，一个单轴陀螺仪加一个单轴加速度计，两个里程计差分三种方案。其中，前两种方案都涉及到惯性传感器，而目前可用于车辆导航的惯性传感器价格昂贵，且相应数据处理方法复杂，不适用于车载航位推算导航定位系统。另外，不论哪一种航位推算导航定位系统方案，现有的航位推算导航定位方法都只能给出平面直角坐标系下的车辆坐标，无法直接提供经纬度信息。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不足，提供一种由里程计获得车辆经纬度的航位推算导航定位方法，仅由车载里程计作为数据源，获得车辆经纬度，从而实现直接给出车辆经纬度的航位推算导航定位系统。

本发明还提供一种采用由里程计获得车辆经纬度的航位推算导航定位方法的航位推算导航定位系统。

本发明提供一种由里程计获得车辆经纬度的航位推算导航定位方法，包括以下步骤：

(1)差分里程计获取的行驶距离，获得车辆的行驶速度与航向角；

(2)根据行驶速度与航向角推算车辆的经纬度；

(3)输出行驶速度、航向角以及经纬度。

本发明提供一种由里程计获得车辆经纬度的航位推算导航定位方法，仅由车载里程计作为数据源，获得车辆经纬度，结合当前时刻的行驶速度与航向角，作为航位推算系统的输出，从而实现直接给出车辆经纬度的航位推算导航定位系统。

进一步地，步骤(1)差分里程计获取的行驶距离，获得车辆的行驶速度与偏航角度变化包括以下步骤：

(11)获取一个计算周期内车辆的左后轮的行驶距离与右后轮的行驶距离；

(12)差分左后轮的行驶距离与右后轮的行驶距离，计算车辆在当前计算周期内的行驶速度；

(13)计算当前计算周期的偏航角度变化，并计算当前时刻的航向角。

进一步地，步骤(11)获取一个计算周期内车辆的左后轮的行驶距离与右后轮的行驶距离的方法为：

ΔL＝TicL×d，

ΔR＝TicR×d，

其中，ΔL为车辆的左后轮在一个计算周期内的行驶距离，ΔR为车辆的右后轮在一个计算周期内的行驶距离，TicL为一个计算周期内车辆的左后轮里程计输出的脉冲数，TicR为一个计算周期内车辆的右后轮里程计输出的脉冲数，d为一个脉冲数对应的行驶距离。

进一步地，步骤(12)差分左后轮的行驶距离与右后轮的行驶距离，计算车辆在当前计算周期内的行驶速度的方法为：

(121)计算在当前计算周期内车辆的行驶距离ΔD：

ΔD＝(ΔL+ΔR)÷2

(122)计算车辆在当前计算周期内的行驶速度v：

v＝ΔD÷Δt

其中，Δt是计算周期的时间间隔。

进一步地，(13)计算当前计算周期的偏航角度变化，并计算当前时刻的航向角的方法为：

(131)计算当前计算周期的偏航角度变化ω：

ω＝(ΔR-ΔL)/lenth

其中，lenth是车辆左后轮与右后轮的间距；

(132)计算当前时刻的航向角：

Hd(t)＝Hd(t-1)+ω

其中，Hd(t)为车辆当前时刻的航向角，Hd(t-1)为车辆上一时刻的航向角。

这里上一时刻与当前时刻的时间间隔为一个计算周期。

进一步地，步骤(2)根据行驶速度与航向角推算车辆的经纬度包括以下步骤：

(21)计算导航坐标系下车辆的速度矢量；

(22)计算导航坐标系相对地球坐标系的旋转矢量在导航坐标系下的表示；

(23)计算导航坐标系到地球坐标系的方向余弦矩阵；

(24)从方向余弦矩阵中提取车辆当前时刻的经纬度。

进一步地，步骤(21)计算导航坐标系下车辆的速度矢量的方法为：

v^N＝[v·cos(Hd) v·sin(Hd) 0]^T

其中，v^N为导航坐标系N下的速度矢量，导航坐标系N采用东北天坐标系，v^N为包含三个元素的列向量，元素分别表示东向速度，北向速度和天向速度，由于车辆只在路面上行驶，天向速度默认为0，v是车辆在当前计算周期内的行驶速度，Hd是车辆当前时刻的航向角。