[发明专利]一种基于GMM辅助的车辆融合定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于GMM辅助的车辆融合定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据IMU的角速度和加速度测量信息，计算基于IMU的车辆位置、速度和姿态的预积分项，即得到IMU预积分项；

S2、根据轮速传感器的速度测量信息和IMU中陀螺仪的三轴角速度测量信息，并结合车辆二自由度模型，计算基于车辆动力学的车辆位置的预积分项，即得到动力学预积分项；

S3、获得GNSS测量信号后，利用IMU预积分项和动力学预积分项构建IMU因子和动力学因子；

并根据GNSS接收机的原始观测信息，结合系统状态，构建伪距因子；

基于GNSS接收机时钟误差，构建时钟漂移因子；

S4、联合IMU因子、动力学因子、伪距因子和时钟漂移因子，构造因子图，其中，IMU因子、动力学因子和时钟漂移因子的噪声均是高斯建模，伪距因子的噪声采用GMM建模；

之后通过优化求解因子图，估计得到车辆的定位信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于GMM辅助的车辆融合定位方法，其特征在于，所述步骤S1的具体过程为：

获得IMU测量时刻t下IMU在载体坐标系b系下的加速度测量值a_t、角速度测量值ω_t以及下一个IMU测量时刻t+1的加速度测量值a_t+1、角速度测量值ω_t+1，两个IMU测量时刻的时间间隔为δt，基于中值积分的方法，计算IMU采样间隔内的预积分项为：

其中，为位置预积分项，为速度预积分项，为姿态预积分项，b_a、b_ω分别为加速度计零偏、陀螺仪零偏，下标t、t+1表示IMU测量时刻，为t时刻的IMU加速度平均值，为t时刻的IMU角速度平均值；

利用GNSS测量信息的采样间隔[t_k,t_k+1]内所有IMU测量值进行预积分，即可得到[t_k,t_k+1]内总的IMU预积分项。

3.根据权利要求2所述的一种基于GMM辅助的车辆融合定位方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21、建立车辆二自由度模型，用于计算得到车辆坐标系中的速度；

S22、根据车辆坐标系中的速度，结合IMU中陀螺仪的三轴角速度测量信息，基于中值积分的方法，考虑相邻轮速测量时刻[t,t+1]，两个时刻之间的时间间隔为δt，推导得到动力学预积分的离散形式：

其中，为位置预积分项，为姿态预积分项，为车辆坐标系中的速度；

对GNSS测量信息的采样间隔[t_k,t_k+1]内的所有轮速测量值进行预积分，即得到[t_k,t_k+1]内总的动力学预积分项。

4.根据权利要求3所述的一种基于GMM辅助的车辆融合定位方法，其特征在于，所述步骤S21中车辆二自由度模型具体为：

其中，k_f和k_r分别是前轴和后轴的侧偏刚度，I_z为横摆转动惯量，l_f和l_r分别表示质心距前轴和后轴的距离，m为整车质量，α为等效前轮转角；

考虑车辆稳态转向特性：则侧偏角β_t和横摆速度ω_r,t为：

其中，K＝m(l_fk_f-l_rk_r)/l²k_fk_r为稳定因子，υ_t、α_t分别是t时刻测量的车轮速度和前轮角度，根据前轮与方向盘的传动比i，可得α_t＝δα/i，其中δα为方向盘转角，由此得到车辆坐标系中的速度和角速度为：