[发明专利]基于惯性导航和霍尔里程计精准定位的行车测试系统

权利要求书

1.基于惯性导航和霍尔里程计精准定位的行车测试系统，包括霍尔磁敏感元件的仿真设计及其对系统精度的影响模块、霍尔里程计试制及特性测试模块、惯导/霍尔里程计组合系统精准定位的优化设计模块和行车测试模块，其特征在于，所述霍尔磁敏感元件的仿真设计及其对系统精度的影响模块与所述惯导/霍尔里程计组合系统精准定位的优化设计模块相连接，所述惯导/霍尔里程计组合系统精准定位的优化设计模块与所述行车测试模块相连接，所述霍尔里程计试制及特性测试模块与所述行车测试模块相连接，且霍尔里程计试制及特性测试模块与霍尔磁敏感元件的仿真设计及其对系统精度的影响模块为互为验证关系；

所述行车测试模块包括行车测试准备工作、惯导/霍尔里程计组合系统中多传感器融合技术的测试、初始对准试验和跑车试验对组合定位定向系统的性能进行验证、通过试验对整个导航系统的硬件和算法进行验证和跑车行驶测试。

2.根据权利要求1所述的基于惯性导航和霍尔里程计精准定位的行车测试系统，其特征在于，所述行车测试模块的操作步骤如下：

步骤一，行车测试准备工作：失锁时间设计为6分钟，使用定制铝板对GPS天线进行遮挡并使其失锁，对所获数据进行未加载和加载里程计两次惯性导航计算，再对比组合导航测试结果，通过对里程计的当量标定及其对偏移矢量的量测，完成里程计在车载惯性导航系统中的安装调试；

步骤二：在各种干扰因素下，惯导/霍尔里程计组合系统中多传感器融合技术的测试；

步骤三，初始对准试验和跑车试验对组合定位定向系统的性能进行验证：首先对惯性导航系统和里程计进行标定，然后通过初始对准试验和跑车试验对组合定位定向系统的性能进行验证；

步骤四，通过试验对整个导航系统的硬件和算法进行验证：在对惯性导航系统和里程计采样模块进行标定后，通过试验对整个导航系统的硬件和算法进行验证，通过将所涉及的各种算法应用于实物平台上进行实验和调试，最终验证车载传感器信息融合算法的精确导引定位效果，验证数据采集后滤波算法优良滤波效果、短时间内惯性导引及组合定位的高精确度和高稳定性、长时间运行后系统纠偏处理的响应速度和反馈速率；

步骤五，跑车行驶测试：选取闭合路线进行跑车试验测试，验证在无GPS状态下的惯性导航/霍尔里程计组合系统导航的精准度，并与在有GPS的状态下的导航路线与之比较，将各传感器进行优化配置，使其性能得到优良互补，提高整个系统的定位精度和导引可靠性，并对GPS失锁造成的导航轨迹漂移起到有效修正作用。

3.根据权利要求2所述的基于惯性导航和霍尔里程计精准定位的行车测试系统，其特征在于，所述步骤三中，组合定位定向系统的工作流程如下：

流程一：研究惯性导航系统的姿态、速度、位置更新算法，并分别对惯性导航和里程计的误差进行分析，得到组合定位定向系统的误差方程，在此基础上对系统的初始对准算法和组合导航算法进行研究和设计，使用系统所选器件的参数对初始对准算法和组合导航算法进行仿真，并验证系统器件选择和算法设计的正确性；

流程二：综合分析车身环境对传感器的各种干扰，采用专门的滤波处理电路来提高霍尔里程计的抗干扰能力，完成精度较高车辆导航里程计的设计，构建惯性导航系统的理论模型，并将卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波技术应用到惯性导航系统中；

流程三：根据惯性导航/里程计组合定位定向系统的组成、所选器件完成组合定位定向系统的硬件电路设计，根据组合定位定向系统的功能和算法完成系统的软件设计，最后，根据器件选型和硬件电路，设计系统结构，分别搭建起惯性导航系统和里程计信号处理模块的软、硬件平台。

4.根据权利要求1所述的基于惯性导航和霍尔里程计精准定位的行车测试系统，其特征在于，所述霍尔磁敏感元件的仿真设计及其对系统精度的影响模块包括霍尔磁敏感元件的仿真模型构建、霍尔磁敏感器件及次级线圈的电磁场及力学场的仿真、磁场扰动情况仿真，仿真模拟集及对器件的精确性、稳定性等的影响因素的设定、磁路设计的合理性分析及磁敏感元件的选型、霍尔传感器的电路设计，并探究其对惯导、霍尔里程计组合系统精确定位的影响因素和温度变化对霍尔器件及惯导系统的影响及其处理方法及方式。