一种行人导航MIMU安装误差在线标定方法技术

本发明专利技术公开了一种行人导航MIMU安装误差在线标定方法，属于导航技术领域。本发明专利技术包括以下步骤：1、将MIMU安装在行人足部；2、让行人在平坦的地面上静止站立1~10秒；3、计算惯导MIMU水平安装误差角；4、补偿惯导MIMU水平安装误差角；5、让行人笔直向前行走至少一步；6、做捷联惯导姿态更新解算；7、计算MIMU航向安装误差角；8、补偿MIMU航向安装误差角。本发明专利技术的方法实现了行人导航中MIMU的穿戴者能够在任意水平面内快速标定MIMU的安装误差，解决行人导航中由于MIMU安装误差的存在造成的定位精度降低的问题和行走过程中航向角抖动剧烈的问题，显著提高了行人导航的定位定向精度。

【技术实现步骤摘要】
一种行人导航MIMU安装误差在线标定方法
本专利技术属于导航
，具体涉及一种行人导航MIMU安装误差在线标定方法。
技术介绍
行人导航系统是导航定位领域中一个新兴分支，旨在充分利用MEMS惯性器件重量轻、体积小、便携性好、价格低廉的优点，发挥惯性导航技术自主性强的特点，实现行人在无GNSS信号覆盖的室内定位与导航。行人导航技术的核心器件之一即是安装在行人足部的微惯性测量单元(MicroInertialMeasurementUnit，简称MIMU)。安装于足部的惯性测量单元通过敏感足部运动的变化，计算得到行人的三轴姿态、步频和步长等信息，而后通过行人航位推算(PedestrianDeadReckoning，PDR)算法获得行人的位置信息。目前，常用的MIMU安装方式有：将MIMU内嵌于鞋垫中、将MIMU安装于脚背位置、将MIMU安装于脚后跟位置等。但不论是哪种方式，在实际安装过程中，由于安装势必会存在误差，MIMU的惯导坐标系p系无法保证与足部载体坐标系b系保持一致，因此MIMU敏感的三轴角速度信息、三轴加速度信息，以及解算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种行人导航MIMU安装误差在线标定方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：将MIMU安装在行人足部；/n步骤2：让行人在平坦的地面上静止站立1～10秒；/n步骤3：计算MIMU水平安装误差角；/n步骤4：补偿MIMU水平安装误差角；/n步骤5：让行人笔直向前行走至少一步；/n步骤6：做捷联惯导姿态更新解算；/n步骤7：计算MIMU航向安装误差角；/n步骤8：补偿MIMU航向安装误差角。/n

【技术特征摘要】
1.一种行人导航MIMU安装误差在线标定方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将MIMU安装在行人足部；
步骤2：让行人在平坦的地面上静止站立1～10秒；
步骤3：计算MIMU水平安装误差角；
步骤4：补偿MIMU水平安装误差角；
步骤5：让行人笔直向前行走至少一步；
步骤6：做捷联惯导姿态更新解算；
步骤7：计算MIMU航向安装误差角；
步骤8：补偿MIMU航向安装误差角。


2.根据权利要求1所述的一种行人导航MIMU安装误差在线标定方法，其特征在于：所述MIMU包括：
三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计。


3.根据权利要求1所述的一种行人导航MIMU安装误差在线标定方法，其特征在于：所述标定方法的使用环境为：
任意水平的室内外环境。


4.根据权利要求1所述的一种行人导航MIMU安装误差在线标定方法，其特征在于：所述标定方法采用的坐标系定义如下：
p系：惯导坐标系oxpypzp，轴心为惯导IMU的重心，x轴指载体的右方，y轴指载体的前方，且y轴与x轴垂直，z轴指载体的上方，且z轴与x、y轴构成满足右手定则的笛卡儿直角坐标系；
b系：足部载体坐标系oxbybzb，轴心为脚掌重心，x轴指脚掌的右方，y轴指向脚掌的前方，且y轴与x轴垂直，z轴指载体的上方，且z轴与x、y轴构成满足右手定则的笛卡儿直角坐标系；
n系：导航坐标系oxnynzn，采用“东-北-天”地理坐标系，x轴指东，y轴指北，z轴指天；
h系：水平坐标系ohxhyhzh，x轴与y轴在当地的水平面内，y轴与x轴垂直，且z轴与x、y轴构成满足右手定则的笛卡儿直角坐标系；
i系：惯性参考坐标系oixiyizi，原点为地球中心，x轴与y轴在地球赤道平面内，其中x轴指向春分点，z轴为地球自转轴，并指向北极。


5.根据权利要求4所述的一种行人MIMU导航安装误差在线标定方法，其特征在于：所述步骤1中，MIMU的安装方式如下：
MIMU直接安装于脚面、脚后跟或内嵌于鞋垫中，且满足b系和p系的三轴方向基本一致。


6.根据权利要求4所述的一种行人MIMU导航安装误差在线标定方法，其特征在于：所述步骤3中，MIMU水平安装误差角的标定方法如下：
设俯仰安装误差角为θ0，横滚安装误差角为γ0，航向安装误差角为ψ0，则p系到b系的方向余弦矩阵为：



因为为正交矩阵，所以有：






式中：表征三轴加速度计的敏感值，g0为地球重力加速度值；
所以有：



因此，得到俯仰安装误差角θ0、横滚安装误差角γ0，分别为：








7.根据权利要求4所述的一种行人导航MIMU安装误差在线标定方法，其特征在于：所述步骤4中，MIMU水平安装误差角的补偿方法如下：



其中：









式中，矩阵表示h系相对于n系的方向余弦阵，矩阵表示p系相对于n系的方向余弦阵，θ0为俯仰安装误差角，γ0为横滚安装误差角。


8.根据权利要求4所述的一种行人导航MIMU安装误差在线标定方法，其特征在于：所述步骤6中，捷联惯导姿态更新解算的方法如下：
以n系作为参考系，则姿态微分方程可表示为如下形式：



式中，矩阵表示b系相对于n系的姿态阵，由于惯导中陀螺输出的是b系相对于i系的角速度而上式中角速度信息无法直接测量获得，因此将上式作如下变换：

【专利技术属性】
技术研发人员：陈天宇，张江源，闻泽阳，杨长浩，张文龙，刘宇尘，邢金龙，
申请(专利权)人：厦门华源嘉航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35