惯性导航系统以及导航方法技术方案

本发明专利技术公开了一种惯性导航系统以及导航方法，其可根据导航地图修正导航定位信息的误差，该惯性导航系统包括：用于根据移动对象的运动信息计算移动对象的位置和方向的轨迹运算器；耦合于轨迹运算器的误差修正单元，可根据道路参考信息修正移动对象的位置和方向；耦合于误差修正单元的存储单元，用于存储道路网的地理信息，并根据道路网的地理信息提供道路参考信息。本发明专利技术可以根据导航地图修正导航定位信息的误差，从而进一步提高惯性导航系统的定位精度和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于导航技术，尤其是关于一种。
技术介绍
作为导航系统中的一种，惯性导航系统包括一个运算器和多个运动感应器，用于 持续地计算移动对象的位置、方向角、速度以及其他定位信息。惯性导航系统或同类设备也 可被称为惯性引导系统、惯性参考平台等。当惯性导航系统启动时，由外界(例如，人工或GPS接收机等)输入初始导航信 息(例如，移动对象的初始位置和方向)，随后将由运动感应器测量到的移动对象的运动信 息(例如，线速度和角速度)累加至初始导航信息，通过计算获得更新的移动对象的导航信 息。然而，运动感应器(例如，陀螺仪和加速度器)的精度误差和测量误差在计算过程中会 逐渐累计。当经过一段相对较长的时间后，累计误差将导致由惯性导航系统计算出的运动 轨迹与移动对象的真实运动轨迹之间的相对较大而无法被忽视的偏差。如附图说明图1所示为现有技术的惯性导航系统由于累计误差而导致定位偏差的示意图 100。线路102表示由惯性导航系统计算得到的移动对象的轨迹线路。线路104表示移动 对象的真实轨迹线路。现有技术的惯性导航系统的运算器可以根据测量到的移动对象的线速度和角速 度等运动信息计算移动对象的运动轨迹。由于运动感应器的精度误差和测量误差，由运动 感应器测量到的线速度和角速度可能与运动物体的真实线速度和角速度存在偏差。因此， 当移动对象由东向西直线行驶，并且在十字路口北向转弯时，如果测量到的线速度大于移 动对象的真实线速度，那么相对于真实轨迹线路104，计算得到的轨迹线路102会向西偏 移。此外，如果测量到的角速度小于移动对象的真实角速度，那么相对于真实轨迹线路104， 计算得到的轨迹线路102的方向会逆时针偏移角度θ。因此，现有技术的惯性导航系统计算得到的轨迹线路102与运动物体的真实轨迹 线路104之间存在的差异会影响导航系统的性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一个惯性导航系统，可以持续地修正导航定位 信息的误差，从而提高导航系统的定位精度和可靠性。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种惯性导航系统，可以根据导航地图修正 导航定位信息的误差。该惯性导航系统包括用于根据移动对象的运动信息计算移动对象 的位置和方向的轨迹运算器；耦合于轨迹运算器的误差修正单元，可根据道路参考信息修 正移动对象的位置和方向；耦合于误差修正单元的存储单元，用于存储道路网的地理信息， 并根据道路网的地理信息提供道路参考信息。本专利技术还提供了一种惯性导航方法，包括如下步骤首先，根据移动对象的运动信 息计算该移动对象的位置和方向；随后，根据道路参考信息对所述位置和方向进行误差修正；最后，根据存储于存储单元的道路网的地理信息提供所述道路参考信息。与现有技术相比，本专利技术提供了一种，可以根据导航 地图修正导航定位信息的误差，从而进一步提高惯性导航系统的定位精度和可靠性。以下结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细的描述，以使本专利技术的 特征和优点更为明显。其中图1所示为现有技术的惯性导航系统由于累计误差而导致定位偏差的示意图；图2所示为根据本专利技术的一个实施例的基于导航地图进行误差修正的惯性导航 系统的结构框图；图3所示为根据本专利技术的一个实施例的基于导航地图进行误差修正的惯性导航 系统的示意性结构框图；图4所示为根据本专利技术的一个实施例的基于导航地图修正所计算得到的移动对 象的位置的示意图；图5所示为根据本专利技术的一个实施例的基于导航地图修正所计算得到的移动对 象的方向的示意图；图6所示为根据本专利技术的一个实施例的基于导航地图修正所计算得到的移动对 象的位置的示意图；图7所示为根据本专利技术的一个实施例的由惯性导航系统所执行的根据导航地图 修正误差的方法流程图；图8所示为根据本专利技术的一个实施例的基于导航地图修正由惯性导航系统产生 的导航信息的方法流程图。具体实施例方式以下将对本专利技术的实施例给出详细的说明。虽然本专利技术将结合实施例进行阐述， 但应理解为这并非意指将本专利技术限定于这些实施例。相反，本专利技术旨在涵盖由所附权利要 求所界定的本专利技术精神和范围内所定义的各种可选项、可修改项和等同项。此外，在以下对本专利技术的详细描述中，为了提供针对本专利技术的完全的理解，阐明了 大量的具体细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本专利技术同样可以实施。 在另外的一些实例中，对于大家熟知的方案、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显 本专利技术的主旨。本专利技术根据由导航地图指示的道路参考信息修正惯性导航系统的累计误差，从而 提高导航系统的精确度。图2所示为根据本专利技术的一个实施例的基于导航地图进行误差修 正的惯性导航系统200的结构框图。惯性导航系统200可以与其他导航系统结合。例如， 惯性导航系统200可以与GPS系统相结合追踪定位移动对象，从而提高现有导航系统的精 确度和性能。如图2所示，惯性导航系统200包括多个耦合于移动对象(例如，车辆)的运动感 应器，以提供移动对象的运动信息。运动感应器包括可根据车辆的输入信号测量车辆的角 速度的陀螺仪202，以及可根据车辆的输入信号测量车辆的线速度的里程表204。惯性导航系统200还包括处理器210，用于根据测量到的车辆的运动信息计算车 辆的运动轨迹，并根据由地图存储单元212所提供的道路参考信息修正车辆的运动轨迹。 在一个实施例中，处理器210可以根据存储于地图存储单元212的导航地图得到道路参考 信息。其中，导航地图表示道路网的地理数据。在一个实施例中，导航地图中的各条道路都 可以看作是具有起点和终点的线段。导航地图可指示各条道路线段的位置和方向。在处理 器210中，轨迹运算器208可根据由陀螺仪202和里程表204分别测量到的角速度和线速 度计算出车辆的运动轨迹。当惯性导航系统200启动时，轨迹运算器208可根据测量到的车辆线速度和角速 度与车辆在前一时刻的位置和方向累加，通过周期性地计算得到并更新车辆的当前位置和 方向。在一个实施例中，惯性导航系统200采用世界大地测量系统(World Geodetic SyStem，WGS)。WGS是一个用于导航定位的标准规范，其定义了地球的标准坐标系。在地球 的标准坐标系中，车辆的位置由经度分量和纬度分量组成。通过更新经度分量和纬度分量， 即可更新车辆的具体位置。根据如下等式(1)可得到更新的车辆位置的经度分量和纬度分 量其中，newLon表示车辆当前位置的经度分量；newLat表示车辆当前位置的纬度分 量；oldLon表示车辆前一时刻位置的经度分量；oldLat表示车辆前一时刻位置的纬度分 量；VE表示车辆线速度的东向分量；VN表示车辆线速度的北向分量；T表示线速度Vdk的单 位时间(例如，1秒)；R表示车辆前一时刻的位置离地球标准坐标系原点的距离。根据如下等式(2)可计算车辆的方向newOri = old0ri+VA*T (2)其中，newOri表示车辆的当前方向；oldOri表示车辆前一时刻的方向；VA表示由 陀螺仪202测量到的车辆当前的角速度；T表示车辆角速度的单位时间(例如，1秒)。此外，当惯性导航系统200启动时，可以由外界(例如，人工或GPS接收机等)向 轨迹运算器208输入包括车辆的初始位置和初始方向等在内的初始导航信息。轨迹运算器 208可以将测量到的车辆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种惯性导航系统，其特征在于，所述惯性导航系统至少包括：轨迹运算器，用于根据移动对象的运动信息计算所述移动对象的位置和方向；耦合于所述轨迹运算器的误差修正单元，用于根据道路参考信息修正所述移动对象的所述位置和所述方向；以及耦合于所述误差修正单元的存储单元，用于存储道路网的地理信息，并根据所述道路网的所述地理信息提供所述道路参考信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余晓光，黄海权，王洪章，俞波，许波，纪永亮，陈筠，
申请(专利权)人：凹凸电子武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]