【技术实现步骤摘要】
基于里程计测量信息的惯导/里程计车辆组合导航方法及系统
本专利技术涉及组合导航
，具体地，涉及一种基于里程计测量信息的惯导/里程计车辆组合导航方法及系统。
技术介绍
惯导和里程计(脉冲编码器)经常用于车辆自主定位定向系统。惯导包含陀螺仪和加速度计，分别感知载体的角速度和加速度。里程计检测由车辆前向运动产生的脉冲，为组合导航系统提供距离观测信息。此外，车辆自身的运动学约束(非完整性约束)也是一种重要的测量信息。当前惯导/里程计组合导航系统主要使用差分的方式获得前向速度作为观测信息，但由于差分操作会导致速度测量误差过大。因此，以速度作为观测的组合导航系统精度不高。为了提升系统的导航性能，需要提升速度测量的精度。当前惯导/里程计组合导航系统方案单一，使用的测量信息主要分为速度和距离增量两种。累积里程作为里程计输出的信息之一，能够提供车辆行驶距离约束。然而，现有的导航系统框架不能直接使用累积的路程作为测量信息。因此，需要针对累积里程信息对系统模型进行重新设计。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于里程计测量信息的惯导/里程计车辆组合导航方法及系统。根据本专利技术提供的基于里程计测量信息的惯导/里程计车辆组合导航方法，包括：估计出导航系统状态，包括：累积脉冲观测法步骤：增广里程模型到现有导航系统模型中，使用里程计的累积脉冲计数作为导航系统的观测信息，根据序贯滤波器估计导航系统状态；或者，脉冲速度观测法步骤：对脉冲计数时间序列...
【技术保护点】
1.一种基于里程计测量信息的惯导/里程计车辆组合导航方法，其特征在于，包括：/n估计出导航系统状态，包括：/n累积脉冲观测法步骤：增广里程模型到现有导航系统模型中，使用里程计的累积脉冲计数作为导航系统的观测信息，根据序贯滤波器估计导航系统状态；/n或者，脉冲速度观测法步骤：对脉冲计数时间序列进行小区间建模，设计一个卡尔曼滤波器使用累积脉冲计数作为观测，估计出脉冲速度信息，然后将脉冲速度信息作为车辆导航系统观测信息，使用序贯滤波器估计出导航系统状态。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于里程计测量信息的惯导/里程计车辆组合导航方法，其特征在于，包括：
估计出导航系统状态，包括：
累积脉冲观测法步骤：增广里程模型到现有导航系统模型中，使用里程计的累积脉冲计数作为导航系统的观测信息，根据序贯滤波器估计导航系统状态；
或者，脉冲速度观测法步骤：对脉冲计数时间序列进行小区间建模，设计一个卡尔曼滤波器使用累积脉冲计数作为观测，估计出脉冲速度信息，然后将脉冲速度信息作为车辆导航系统观测信息，使用序贯滤波器估计出导航系统状态。
2.根据权利要求1所述的基于里程计测量信息的惯导/里程计车辆组合导航方法，其特征在于，所述累积脉冲观测法步骤包括：
导航系统表示为：
其中：陀螺/加速度计的体坐标系表示为b系，惯性坐标系表示为i系，导航坐标系表示为n系，m表示载体测量坐标系，表示导航坐标系相对于体坐标系的姿态矩阵，表示的时间导数，表示体坐标系相对于导航坐标系的姿态矩阵，表示陀螺测量的b系下的角速度矢量，表示n系相对于b系在n系的角速度矢量，vn表示在导航下的载体速度，fb表示b系下的比力加速度测量，表示n系下的地球自转角速度矢量，表示n系相对于e系在n系的角速度矢量，gn表述导航系下的重力矢量，向量p＝[λLh]T表示导航系下载体经度，纬度和高度，表示陀螺零偏bg的时间导数，表示加速度计零偏ba的时间导数，表示里程计标度因数的时间导数，表示惯导相对车体沿纵向的安装偏置角的时间导数，表示惯导相对车体沿侧向的安装偏置角的时间导数，表示惯导相对于车体的安装杆臂lb的时间导数，表示里程s的时间导数，为新增广的系统状态，e1表示第一个元素为1的三维单位矢量，上标T表示矩阵转置，表示测量坐标系相对于惯导体坐标系的姿态矩阵，表示体系相对于地球系的角速度；
矩阵Rc的计算公式为：
其中，RE,RN代表地球参考椭球的曲率半径，L为当地纬度，h为当地高度；
运算a×表示对任意三维向量a＝[a1a2a3]T执行叉乘运算，公式为：
基于累积里程测量的组合导航系统观测方程表示为：
式中：s表示里程计测量的累积脉冲计数，对应行驶的总里程，e2、e3分别表示第2和第3个元素为1的三维单位向量；ys表示累积里程测量，即里程计输出脉冲总数；ynhc表示车辆非完整性约束测量，约束车辆纵向和侧向的瞬时速度为0。
3.根据权利要求1所述的基于里程计测量信息的惯导/里程计车辆组合导航方法，其特征在于，所述导航系统状态包括姿态、载体位置、速度、陀螺/加速度计零偏、安装偏置角、里程计标度因数、杆臂和累积的脉冲个数；姿态和载体位置通过初始对准获得；速度、安装偏置角、里程计标度因数、杆臂、陀螺/加速度计零偏和累积脉冲个数的初始值均设置为零。
4.根据权利要求2所述的基于里程计测量信息的惯导/里程计车辆组合导航方法，其特征在于，所述累积脉冲观测法步骤包括：
所述序贯滤波包括：扩展卡尔曼滤波，或者粒子滤波法；
所述扩展卡尔曼滤波包括：
定义状态误差δxs为估计值减去真值x，即：δ表示对应状态的误差，而姿态估计值与姿态真值及姿态误差φn的关系定义为：其中，I表示维数为3的单位矩阵；
相应的状态误差向量表示为：φnT表示姿态误差φn的转置，δvnT,δpT表示速度和位置误差δvn,δp的转置，代表陀螺和加速度计零偏误差δbg,δba的转置，δlbT表示杆臂误差δlb的转置，δK表示里程计标度因数误差，δψ表示纵向安装偏置角误差，δθ表示侧向安装偏置角误差，δs表示累积脉冲数误...
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