基于MEMS惯性测量单元的纯惯性车辆导航方法技术

本发明专利技术提供一种基于MEMS惯性测量单元的纯惯性车辆导航方法，包括：MEMS惯性测量单元获取角速度和加速度数值并存储；每一角速度和加速度数值经过高频惯导解算输出第一导航信息；存储一定时间的角速度和加速度数值经过低频导航状态量计算输出第二导航信息；第一导航信息和第二导航信息进行相减作为卡尔曼滤波观测量进行卡尔曼滤波获取导航信息误差估计值；导航信息误差估计值校正第一导航信息后输出校正后的导航信息。本方法采用数据挖掘算法支持向量机辨识出车辆的静止、直行和转弯状态，并在不同运动状态下，使用磁和车辆运动学辅助算法估计车辆的俯仰、横滚、航向或速度等导航量，然后进行滤波补偿，提高车辆纯惯性导航系统导航精度。

Inertial vehicle navigation method based on MEMS inertial measurement unit

The present invention provides a vehicle inertial navigation method, the MEMS inertial measurement unit based on MEMS inertial measurement unit includes: obtaining angular velocity and acceleration values and storage; each angular velocity and acceleration values after high-frequency IMU output the first navigation information; angular velocity and acceleration data for a certain time after low frequency navigation state second to calculate the output of navigation information; the first second subtraction navigation information and navigation information as Calman filter measurements Calman filtering to obtain navigation information error estimate; error estimate navigation information correction first navigation information after the navigation information output after correction. This method uses data mining algorithm of support vector machine to identify the vehicle stationary, straight and turn state, and in the different states, the use of magnetic and auxiliary vehicle kinematics estimation algorithm of vehicle pitching and rolling speed, heading or navigation, and then filter compensation, improve vehicle navigation accuracy of inertial navigation system.

【技术实现步骤摘要】
基于MEMS惯性测量单元的纯惯性车辆导航方法
本专利技术涉及一种导航技术，特别是一种基于MEMS惯性测量单元的纯惯性车辆导航方法。
技术介绍
MEMS惯性器件具有传统惯性器件无法比拟的优势，受到了各国研究机构的高度重视，产品层出不穷。美国Draper实验室的产品体积小于4in3，功率小于3W，可承受20000g的过载，陀螺零偏稳定性达到了1°/h，加速度的零偏稳定性小于100ug；美国的AnalogDevices公司2002年生产的ADXR150陀螺的量程为±150°/s，灵敏度为12.5mv/°/s，角度随机游走为0.05°/s/Hz1/2，实现了量产化；德国的RobertBosch公司的DRS-MM3陀螺，零偏稳定性达到了1.35°/h，角度随机游走为0.004°/s/Hz1/2；此外，美国的JPL、CrossbowTechnology、Honeywell、Litton、Rockwell、Northrop，英国的BAE，德国的iMAR公司，瑞典Imego等均拥有量产化的MEMS惯性器件。MEMS惯性器件的高速发展，使MIMU在集成度、体积、精度等方面有了很大的提高。MIMU由三个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MEMS惯性测量单元的纯惯性车辆导航方法，其特征在于，包括：MEMS惯性测量单元获取的角速度和加速度数值并存储，每一角速度和加速度数值经过高频惯导解算输出第一导航信息，存储一定时间的角速度和加速度数值经过低频导航状态量计算输出第二导航信息，第一导航信息和第二导航信息进行相减获得导航信息误差后作为卡尔曼滤波观测量进行卡尔曼滤波获取导航信息误差估计值，导航信息误差估计值校正第一导航信息后输出校正后的导航信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS惯性测量单元的纯惯性车辆导航方法，其特征在于，包括：MEMS惯性测量单元获取的角速度和加速度数值并存储，每一角速度和加速度数值经过高频惯导解算输出第一导航信息，存储一定时间的角速度和加速度数值经过低频导航状态量计算输出第二导航信息，第一导航信息和第二导航信息进行相减获得导航信息误差后作为卡尔曼滤波观测量进行卡尔曼滤波获取导航信息误差估计值，导航信息误差估计值校正第一导航信息后输出校正后的导航信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低频导航状态量计算输出第二导航信息具体为获取车辆不同行使状态下的导航状态量估计值，其中车辆不同行使状态通过以下步骤划分：设定一阈值，基于存储的一定时间内航向陀螺的输出角速度均值的绝对值判断车辆行使状态：若绝对值小于阈值，则车辆处于直行或静止状态，否则车辆处于转弯状态；对车辆处于静止或直行状态时，由存储的MEMS惯性测量单元输出信息获取MEMS惯性测量单元输出的特征量，然后采用基于线性核函数的硬阈值SVM再次进行分类。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述特征量包括三轴加速度计输出的模值x轴方向加速度计输出信息x轴方向加速度和角速度对应频域信号的幅值均值其中，fx(i)为i时刻x轴加速度计的输出，fy(i)为i时刻y轴加速度计的输出，fz(i)为i时刻z轴加速度计的输出，m、n分别为一定时间的起止时间，k-1＝m-n，|Xf(i)|为第i个频率下信号的幅值，为x轴方向加速度频域上第i个频率信号的幅值，为x轴方向角速度频域上第i个频率信号的幅值。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于线性核函数的硬阈值SVM进行分类训练具体包括：由训练样本数组建立特征向量数组、训练样本数组及训练样本标签数组，其中训练样本数组为带标签的样本数组，不同车辆状态的训练样本标签分别为1和-1，1代表车辆静止时采集数据的样本标签，-1代表车辆运动时采集数据的样本标签；假设p为标签为1的样本数，s-p为标签为-1的样本数，yi为i个样本的标签值训练获取下列公式组中的向量w和b，其中Vi为第i个样本的特征向量数组，；基于求解拉格朗日方程获取唯一w和b值。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据导航状态量估计方程获取导航状态量估计值...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，姜磊，苏岩，吴志强，朱欣华，张希武，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32