一种倾斜RTK航向初始化方法技术

本发明专利技术提出了一种倾斜RTK应用场景下通过匹配RTK轨迹与INS轨迹计算INS初始航向角误差的方法，能够在2s内实现精度为1deg的航向角初始化。本发明专利技术提出的INS轨迹推算方法不使用加速度计，并且在测量开始阶段通过静止扣除大的零偏初值，保证了INS解算轨迹的精度。同时，本发明专利技术的方法操作简单、易于实现，只需原地来回晃动测量杆即可，超快速的初始化时间也大大地提高了测量效率。与一般倾斜RTK航向初始化方法相比，本发明专利技术的方法不需使用磁力计，不会受到磁场干扰，在复杂环境中具有更强的适应性。

An initialization method of tilt RTK heading

【技术实现步骤摘要】
一种倾斜RTK航向初始化方法
本专利技术属于MEMSINS/GNSS组合导航系统航向初始化领域，特别涉及一种针对倾斜RTK的快速精确的航向初始化方法。
技术介绍
惯性导航系统(inertialnavigationsystem,INS)是推算导航系统的范例，具有自主性完全、可靠性高、动态性能好等优点，然而由于其误差会随时间不断积累，常常需要其他的导航手段进行辅助与校正。与INS相比，全球卫星导航定位系统(globalnavigationsatellitesystem,GNSS)可以实现长时间较高精度的定位，误差不随时间积累；但也具有输出频率低、无法进行连续定位、无法输出姿态信息等缺点。将二者结合在一起，组成INS/GNSS组合导航系统，可以提供连续、高带宽、长时和短时精度均较高的、完整的导航参数。INS/GNSS组合导航系统可应用于众多领域，以倾斜RTK应用场景为例，加入低成本的微机械(micro-electro-mechanicalsystem，MEMS)惯导器件，即可组成MEMSINS/GNSS组合导航系统；利用MEMSINS输出的姿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种倾斜RTK航向初始化方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，将测量杆平放于平坦整洁的地面上，静止m分钟，用于确定大的陀螺零偏初值；/n步骤2，扶起测量杆，杆尖触地，倾斜测量杆准备开始晃动，晃动开始前保持静止m秒，用于确定初始的横滚角和俯仰角；/n步骤3，测量杆触地，杆尖保持不动，顶端晃动，形成一段运动轨迹线，称之为IMU轨迹线，然后通过如下步骤解算获得INS初始航向误差；/n31)通过RTK解算得到天线相位中心的位置，并将上述位置投影到IMU中心，形成一段轨迹线，称之为RTK轨迹；/n32)利用定位传感器的测量值解算IMU中心的位置，形成一段轨迹线，称之为INS轨迹；/n33)通过...

【技术特征摘要】
1.一种倾斜RTK航向初始化方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将测量杆平放于平坦整洁的地面上，静止m分钟，用于确定大的陀螺零偏初值；
步骤2，扶起测量杆，杆尖触地，倾斜测量杆准备开始晃动，晃动开始前保持静止m秒，用于确定初始的横滚角和俯仰角；
步骤3，测量杆触地，杆尖保持不动，顶端晃动，形成一段运动轨迹线，称之为IMU轨迹线，然后通过如下步骤解算获得INS初始航向误差；
31)通过RTK解算得到天线相位中心的位置，并将上述位置投影到IMU中心，形成一段轨迹线，称之为RTK轨迹；
32)利用定位传感器的测量值解算IMU中心的位置，形成一段轨迹线，称之为INS轨迹；
33)通过匹配RTK轨迹与INS轨迹，计算出INS的初始航向角误差。


2.如权利要求1所述的一种倾斜RTK航向初始化方法，其特征在于：步骤32)得到具体实现方式如下，
倾斜RTK的IMU位置与测量杆底端触底部位的位置关系描述如下：



式中，n表示当地坐标系n系，n系是以IMU相位中心为原点，x轴平行于当地水平面指向正北，y轴平行于当地水平面指向正东，z轴垂直于当地水平面向下，三者构成右手系；b表示载体坐标系b系，b系是以IMU相位中心为原点，x轴指向载体前进方向，y轴垂直于x轴指向载体右侧，z轴与x轴和y轴垂直并构成右手系；表示测量杆触地点的位置向量，投影在n系，T表示杆尖；表示IMU位置向量在n系下的投影；为姿态矩阵；lb为IMU中心指向触地点的向量，在b系下的投影；
进一步将IMU的位置推算公式改写为



式中右边只有姿态矩阵随时间变化，因此只要求解出每个时刻的姿态即完成IMU位置的推算，姿态更新算法描述如下：



(3)式通过姿态四元数q更新姿态，其中，k-1表示上一时刻，k表示当前时刻，则当前时刻b系到n系的四元数进一步分解为上式所示的3个四元数：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈起金，牛小骥，林欢，郭若南，赖昌鑫，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42