[发明专利]定位定姿的方法、装置以及设备

说明书

本申请提供了一种定位定姿的方法，定位定姿的方法应用于定位定姿领域。定位定姿的方法包括以下步骤：设备获取物体的第一状态。第一状态包括第一位置和第一姿态。设备以第一状态为起点，通过惯性导航获取物体的第二状态。第二状态包括第二位置和第二姿态。设备通过初始对准获取物体的第三姿态。设备以第三姿态和第二位置为起点，为物体提供惯性导航。在本申请中，通过初始对准获取的第三姿态替换第二姿态，可以提高定位定姿的准确性。

技术领域

本申请涉及定位定姿领域，尤其涉及定位定姿的方法、装置以及设备。

背景技术

全球定位系统(global positioning system，GPS)是一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位定姿系统。GPS可以为汽车、手机等提供准确的位置和姿态信息。

但是，在某些场景中，GPS可能无法为其提供位置和姿态信息。例如，矿井、隧道或室内等。此时，可以通过惯性导航技术为物体定位定姿。具体地，惯性测量单元(inertialmeasurement unit，IMU)可以获取物体的角速度和加速度。加速度可以计算物体相对于初始位置的位移信息。角速度可以计算物体相对于初始姿态的姿态改变信息。通过姿态改变信息和初始姿态，可以得到物体的最新的姿态。通过初始位置、位移信息、初始姿态和姿态改变信息，可以得到物体的最新的位置。

但是，IMU具有零偏和随机游走等误差。误差会随时间积累。时间积累的误差会降低定位定姿的准确性。

发明内容

本申请提供了一种定位定姿的方法，通过初始对准获取的第三姿态替换第二姿态，可以提高定位定姿的准确性。

本申请第一方面提供了一种定位定姿的方法。定位定姿的方法可以应用于定位定姿的设备。定位定姿的设备简称为设备。定位定姿的方法包括以下步骤：设备获取物体的第一状态。第一状态包括第一位置和第一姿态。第一位置包括3种平移自由度中的一种或多种平移自由度的信息。在其中一种描述中，3种平移自由度包括X轴平移、Y轴平移和Z轴平移。第一姿态包括3种旋转自由度中的一种或多种旋转自由度的信息。在其中一种描述中，3种旋转自由度包括X轴旋转、Y轴旋转和Z轴旋转。设备以第一状态为起点，通过惯性导航获取物体的第二状态。第二状态包括第二位置和第二姿态。设备通过初始对准获取物体的第三姿态。设备以第三姿态和第二位置为起点，为物体提供惯性导航。具体地，设备以第三姿态和第二位置为起点，通过惯性导航获取物体的第三状态。第三状态包括第四位置和第四姿态。

在本申请中，第二姿态携带有时间积累的误差。通过初始对准校准第二姿态，可以提高定位定姿的准确性。

在第一方面的一种可选方式中，在物体以第一速度运动时，设备以第一状态为起点，通过惯性导航获取物体的第二状态。在物体以第二速度运动时，设备通过初始对准获取物体的第三姿态。第二速度小于第一速度。其中，在物体的运动速度较低时，可以通过初始对准中的粗对准获取第三姿态。此时，设备不需要依赖于外部的定位设备。定位设备包括卫星等。因此，本申请可以降低定位定姿的成本。

在第一方面的一种可选方式中，在物体静止时，设备通过初始对准获取物体的第三姿态。在物体运动时，设备以第一状态为起点，通过惯性导航获取物体的第二状态。其中，物体的运动速度越低，通过粗对准获取的第三姿态越准确。因此，在物体静止时完成初始对准，可以提高第三姿态的准确性，进而提高定位定姿的准确性。

在第一方面的一种可选方式中，在物体静止、非直线运动、或非匀速运动时，设备通过初始对准获取物体的第三姿态。

在第一方面的一种可选方式中，定位定姿的方法还包括以下步骤：设备通过第三姿态和第一姿态修正第二位置，得到第三位置。或，设备通过第三姿态修正第二位置，得到第三位置。设备以第三姿态和第三位置为起点，为物体提供惯性导航。其中，第二位置也携带有时间积累的误差。通过第三姿态和第一姿态、或第三姿态修正第二位置，可以提高定位定姿的准确性。