一种简化惯性导航设备安装要求的方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种简化惯性导航设备安装要求的方法及装置，包括以下步骤：计算传感器坐标系下的上向向量计算传感器坐标系下的前向向量求得传感器坐标系与载体坐标系之间的旋转变换根据旋转变换求传感器坐标系下的角速度和比力旋转至载体坐标系下的角速度和比力将求得角速度和比力应用到惯性导航算法中求得位置信息。本发明专利技术降低了惯性导航设备的安装要求，提高了设计的灵活性，使得不会存在安装错误的隐患。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车载导航设备，尤其涉及一种简化惯性导航设备安装要求的方法与装置。
技术介绍
惯性导航技术最早应用于船只、飞机、火箭、导弹、卫星上，其传感器价格昂贵且体积大。随着微电子机械技术的发展，MEMS惯性传感器的成本和体积都大大降低，使惯性导航技术在汽车、消费等领域可以广泛应用。传统的惯性导航设备对安装有较高的要求，规定了设备的“前面”要与载体的前面对齐，设备的“上面”与载体的上面对齐。安装要求提高了安装的成本，限制了设计的灵活性，并有安装错误、移位等隐患。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种简化惯性导航设备安装要求的方法。为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种简化惯性导航设备安装要求的方法，包括以下步骤：S1：获取载体静止时各个时间序列的比力S2：根据公式(1)进行计算，得到载体静止时的比力均值和传感器坐标系下的上向向量其中：i表示第i个时间序列，N表示总共经过N个时间序列，表示比力均值的模，表示传感器坐标系下的上向向量；S3：获取载体行驶过程中的各个时间序列的比力和载体行驶的加速度acck，其中k表示第k个时间序列；S4：根据公式(2)进行计算，得到水平加速度S5：根据公式(3)进行计算，得到比力与加速度的相关系数并计算最大时所对应传感器坐标系下的前向向量ak＝acck；其中：表示前向向量的模，表示ak的平均数，表示bk的平均数；S6：根据传感器坐标系下的上向向量前向向量和载体坐标系下的上向单位向量和前向单位向量得到传感器坐标系与载体坐标系的旋转变换S7：根据公式(4)，计算得到载体坐标系下的角速度和比力其中，为传感器坐标系下的角速度，为传感器坐标系下的比力，为载体坐标系下的角速度，为载体坐标系下的比力，为传感器坐标系至载体坐标系的旋转变换；S8：将S7中得到的载体坐标系下的角速度和比力应用到捷联惯性导航算法中来计算载体当前的位置信息。优选地，所述惯性导航算法为捷联惯性导航算法。优选地，在S3中，当所述载体的速度加速至10km/h或者所述载体加速至10km/h以上时，获取载体行驶过程中的比力和加速度acck。优选地，所述S6中具体包括有以下子步骤：S61：对前向单位向量前向向量上向单位向量和上向向量进行正交规范化；S62：计算正交规范后的前向单位向量和前向向量的叉积，将该叉积记为前向叉积；S63：计算正交规范后的上向单位向量和上向向量的叉积，将该叉积记为上向叉积；S64:将前向叉积和上向叉积变换为矩阵形式，并将变换后的前向叉积和上向叉积相乘得到旋转变换本专利技术的另一个目的在于提供一种简化惯性导航设备安装要求的装置。为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种简化惯性导航设备安装要求的装置，包括以下模块：第一信息获取模块：获取载体静止时各个时间序列的比力第一计算处理模块：根据公式(1)进行计算，得到载体静止时的比力均值和传感器坐标系下的上向向量其中：i表示第i个时间序列，N表示总共经过N个时间序列，表示比力均值的模，表示传感器坐标系下的上向向量；第二信息获取模块：获取载体行驶过程中的各个时间序列的比力和载体行驶的加速度acck，其中k表示第k个时间序列；第二计算处理模块：根据公式(2)进行计算，得到水平加速度第三计算处理模块：根据公式(3)进行计算，得到比力与加速度的相关系数并计算最大时所对应传感器坐标系下的前向向量ak＝acck；其中：表示前向向量的模，表示ak的平均数，表示bk的平均数；旋转变换模块：根据传感器坐标系下的上向向量前向向量和载体坐标系下的上向单位向量和前向单位向量得到传感器坐标系与载体坐标系的旋转变换第四计算处理模块：根据公式(4)，计算得到载体坐标系下的角速度和比力其中，为传感器坐标系下的角速度，为传感器坐标系下的比力，为载体坐标系下的角速度，为载体坐标系下的比力，为传感器坐标系至载体坐标系的旋转变换；信息处理模块：将第四计算处理模块中得到的载体坐标系下的角速度和比力应用到捷联惯性导航算法中来计算载体当前的位置信息。优选地，在旋转变换模块中具体包括以下子模块：正交规范模块：对前向单位向量前向向量上向单位向量和上向向量进行正交规范化；第一向量计算模块：计算正交规范后的前向单位向量和前向向量的叉积，将该叉积记为前向叉积；第二向量计算模块：计算正交规范后的上向单位向量和上向向量的叉积，将该叉积记为上向叉积；矩阵变换模块：将前向叉积和上向叉积变换为矩阵形式，并将变换后的前向叉积和上向叉积相乘得到旋转变换相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的使用使得惯性传感器的安装要求降低，不需要惯性导航设备的前面一定要与载体的前面对齐，惯性导航设备的上面一定要与载体的上面对齐，降低了惯性导航设备的安装要求，提高了设计的灵活性，使得不会存在安装错误的隐患，设备只需要与载体刚性连接，不需要考虑安装姿态。附图说明图1为本专利技术的简化惯性导航设备安装要求的方法的流程图。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述：如图1所示，本专利技术提供了一种简化惯性导航设备安装要求的方法，在本实施例中主要以汽车来作为载体进行说明，包括以下步骤：S1：获取载体静止时各个时间序列的比力S2：根据公式(1)进行计算，得到载体静止时的比力均值和传感器坐标系下的上向向量其中：i表示第i个时间序列，N表示总共经过N个时间序列，表示比力均值的模，表示传感器坐标系下的上向向量；S3：获取载体行驶过程中的各个时间序列的比力和载体行驶的加速度acck；其中k表示第k个时间序列；在此过程中，比力由惯性传感器可以直接读出，不需要进行其他计算，加速度acck可以用微型定位的速度来计算得到,所述载体加速至10km/h或者所述载体加速至10km/h以上。；S4：根据公式(2)进行计算，用上向向量把记录到的比力投影到水平面上，得到水平加速度S5：根据公式(3)进行计算，得到比力与加速度的相关系数并计算最大时所对应传感器坐标系下的前向向量根据二分法或梯度下降法等迭代数值处理方法可以求得最大时，就可以得到前向向量ak＝acck；其中：表示前向向量的模，表示ak的平均数，表示bk的平均数；S61：对前向单位向量前向向量上向单位向量和上向向量进行正交规范化；S62：计算正交规范后的前向单位向量和前向向量的叉积，将该叉积记为前向叉积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种简化惯性导航设备安装要求的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取载体静止时各个时间序列的比力S2：根据公式(1)进行计算，得到载体静止时的比力均值和传感器坐标系下的上向向量其中：i表示第i个时间序列，N表示总共经过N个时间序列，表示比力均值的模，表示传感器坐标系下的上向向量；S3：获取载体行驶过程中的各个时间序列的比力和载体行驶的加速度acck，其中k表示第k个时间序列；S4：根据公式(2)进行计算，得到水平加速度S5：根据公式(3)进行计算，得到比力与加速度的相关系数并计算最大时所对应传感器坐标系下的前向向量其中：表示前向向量的模，表示ak的平均数，表示bk的平均数；S6：根据传感器坐标系下的上向向量前向向量和载体坐标系下的上向单位向量和前向单位向量得到传感器坐标系与载体坐标系的旋转变换S7：根据公式(4)，计算得到载体坐标系下的角速度和比力其中，为传感器坐标系下的角速度，为传感器坐标系下的比力，为载体坐标系下的角速度，为载体坐标系下的比力，为传感器坐标系至载体坐标系的旋转变换；S8：将S7中得到的载体坐标系下的角速度和比力应用到惯性导航算法中来计算载体当前的位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种简化惯性导航设备安装要求的方法，其特征在于，包括
以下步骤：
S1：获取载体静止时各个时间序列的比力S2：根据公式(1)进行计算，得到载体静止时的比力均值和
传感器坐标系下的上向向量其中：i表示第i个时间序列，N表示总共经过N个时间序列，表示比力均值的模，表示传感器坐标系下的上向向量；
S3：获取载体行驶过程中的各个时间序列的比力和载体行
驶的加速度acck，其中k表示第k个时间序列；
S4：根据公式(2)进行计算，得到水平加速度S5：根据公式(3)进行计算，得到比力与加速度的相关系数并计算最大时所对应传感器坐标系下的前向向量其中：表示前向向量的模，表示ak的平均数，表示bk的
平均数；
S6：根据传感器坐标系下的上向向量前向向量和载体坐
标系下的上向单位向量和前向单位向量得到传感器坐标系与载体
坐标系的旋转变换S7：根据公式(4)，计算得到载体坐标系下的角速度和比力
其中，为传感器坐标系下的角速度，为传感器坐标系
下的比力，为载体坐标系下的角速度，为载体坐标系下的比
力，为传感器坐标系至载体坐标系的旋转变换；
S8：将S7中得到的载体坐标系下的角速度和比力应用到
惯性导航算法中来计算载体当前的位置信息。
2.如权利要求1所述的简化惯性导航设备安装要求的方法，其
特征在于，所述惯性导航算法为捷联惯性导航算法。
3.如权利要求1所述的简化惯性导航设备安装要求的方法，其
特征在于，在S3中，当所述载体的速度加速至10km/h或者所述载体
加速至10km/h以上时，获取载体行驶过程中的比力和加速度
acck。
4.如权利要求1所述的简化惯性导航设备安装要求的方法，其
特征在于，所述S6中具体包括有以下子步骤：
S61：对前向单位向量前向向量上向单位向量和上向向
量进行正交规范化；
S62：计算正交规范后的前向单位向量和前向向量的叉积，
将该叉积记为前向叉积；
S63：计算正交规范后的上向单位向量和上向向量的叉积，
将该叉积记为上向叉积；
S64:将前向叉积...

【专利技术属性】
技术研发人员：禤永俊，鄢尤帅，
申请(专利权)人：广州展讯信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44