[发明专利]一种基于航迹匹配的初始对准方法

说明书

本发明公开了一种基于航迹匹配的初始对准方法，通过重力加速度和地球自转角速度在导航坐标系上的投影与它们在载体坐标上的投影之间的坐标转换关系，计算初始姿态矩阵；设定初始数据；通过得到的初始姿态矩阵和初始数据计算捷联矩阵初始值、初始姿态角和初始四元数；载体行进，通过捷联矩阵的实时更新，用惯导算法得到水平姿态角及经纬度位置；记录载体行进轨迹并作为基准值；将轨迹上各点位置经纬度经过差分过程得到方位角变化量；将方位角变化量分别进行存储，建立匹配数据库。本方案主要针对航向角对准进行改进，提出了一种捷联惯导系统粗对准新思路，能有效提高惯导系统对准精度。

技术领域

本发明涉及导航技术领域，更具体的说是涉及一种基于航迹匹配的初始对准方法。

背景技术

目前，智能车辆是一个集环境感知、规划决策、自动驾驶等多种功能于一体的综合系统，除特殊的军用价值外，还因其在公路交通运输中广阔的应用前景受到西方国家的普遍关注。在研究无人驾驶智能车的关键技术中，自主导航定位技术是最为关键的，它是区分智能车和非智能车最重要的标准。

车载导航系统是一种基于地理信息数字化的先进导航定位系统，通过航迹推算、卫星导航等方法准确地提供车辆的实时姿态信息。卫星导航具有全天候、全球性对载体速度、位置进行实时测量的能力。目前无论是在军用还是民用领域，卫星导航都得到了广泛应用。但卫星导航存在数据更新速率低、易受干扰的严重缺陷。而惯性导航系统不需要外部信号的测量，在较高的数据传输速率下，它提供短期高精度的位置、速度和姿态。惯性导航系统与卫星导航系统具有互补的误差特性。随着时间逐渐增长的惯性导航系统误差可以通过卫星导航确定的位置和速度信息进行削弱，卫星导航的信号缺失问题能够利用惯性导航系统在高数据更新速率下提供的短周期高精度导航信息解决。

惯性导航系统通过初始的姿态、方位基准和位置信息来确定车辆在特定坐标系下的姿态、速度和位置，因此要求初始对准必须保证准确性与快速性。初始对准技术是当前惯性技术研究的热点问题，是惯性导航与组合导航的关键技术之一，其关键问题是对准的精度与快速性，导航系统的快速启动需要初始对准过程实时快速准确地提供姿态、位置等初始信息，初始对准的品质直接影响导航系统的性能。

因此，如何提供一种基于航迹匹配的初始对准方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于航迹匹配的初始对准方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于航迹匹配的初始对准方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、通过重力加速度和地球自转角速度在导航坐标系上的投影gⁿ、与它们在载体坐标上的投影g^b、之间的坐标转换关系，计算初始姿态矩阵；

步骤S2、设定初始数据，包括初始位置、初始速度、初始游动方位角；

步骤S3、通过得到的所述初始姿态矩阵和所述初始数据计算捷联矩阵初始值、初始姿态角和初始四元数；

步骤S4、载体行进，通过捷联矩阵的实时更新，用惯导算法得到水平姿态角及经纬度位置；

步骤S5、记录载体行进轨迹并作为基准值；

步骤S6、将所述轨迹上各点位置经纬度经过差分过程得到方位角变化量；

步骤S7、将所述方位角变化量分别进行存储，建立匹配数据库。

优选的，所述步骤S1的具体过程如下：