一种履带车辆用捷联惯性导航系统的数据处理方法，其步骤为：(1)将惯性测量单元与履带车辆的履带固定连接；(2)捷联惯性导航计算；(3)对地静止检测；(4)误差计算；(5)误差修正。本发明专利技术将履带车辆的定位问题转换为履带的定位问题，利用履带运动的特殊性，不断地检测与履带固定连接的惯性测量单元是否相对于地面静止，并在其相对地面静止时计算和修正惯性测量信号及捷联惯性导航参数的误差，从而有效抑制了捷联惯性系统的定位误差，大大提高了惯性系统定位精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及到车辆的自主导航定位方法领域，特指一种主要适用于履带车辆的基于捷联惯性导航系统的数据处理方法。
技术介绍
目前，各种形式、各种用途的履带车辆被广泛使用在各个领域。在履带车辆的应用 过程中，对于未知环境下履带车辆的高精度自主导航与定位，在一些典型应用中具有非常重要的意义。尽管具有很多种导航定位手段，如卫星导航等应用广泛，但对于完全自主的导航与定位，特别是一些典型应用而言，则主要还是依赖惯性导航系统。目前，则主要是捷联惯性导航系统，其传感器则主要是陀螺和加速度计两种惯性器件。传统技术中，履带车辆用捷联惯性导航系统，是与履带车辆的车体固定连接的，通常安装在履带车辆的车体内部。捷联惯性导航系统是一种典型的航迹推算系统，由于传感器误差及初始误差的影响，单纯的惯性导航系统，其定位误差是随时间不断增长的。因此，为了满足应用中对导航定位误差有界的要求，通常采用惯性与其他导航手段一起，构成组合导航系统，例如常用的包括惯性/卫星组合导航系统或者惯性/里程计组合导航系统。其中，惯性/卫星组合导航系统可以为载体提供高精度、误差有界的导航定位结果，但由于依赖卫星，因此丧失了其自主性。惯性/里程计组合导航系统尽管既保持了系统的自主性，同时大大提高了系统的导航定位精度，但其定位误差仍然随运行距离的增长而增大，例如通常其误差在行程的5%。左右，即其误差仍然是无界的。到目前为止，现有技术中还没有有关测量设备和方法，能够不依赖其他导航手段，对履带车辆用捷联惯性导航系统的误差进行有效抑制，为履带车辆提供高精度的自主导航与定位。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种能够不依赖其他导航手段，计算惯性测量单元中传感器和导航参数的误差并进行修正、进而可有效抑制捷联惯性系统的定位误差、大大提高捷联惯性系统定位精度的履带车辆用捷联惯性导航系统的数据处理方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案，其步骤为(I)将惯性测量单元与履带车辆的履带固定连接；(2)捷联惯性导航计算根据惯性测量单元输出的惯性测量信号计算载体的位置、速度和姿态；(3)对地静止检测对惯性测量单元安装点处的履带接触地面的过程进行检测；即对惯性测量单元相对于地面的静止过程进行检测；(4)误差计算利用惯性测量单元相对于地面静止过程，不断地对惯性测量信号和导航参数的进行误差计算；(5)误差修正根据计算出来的惯性测量信号误差和导航参数误差，对惯性测量信号和导航参数进行误差修正。作为本专利技术的进一步改进所述步骤(3)是利用惯性测量单元中的陀螺或/和加速度计测量得到的信号，判断惯性测量单元是否相对大地静止。所述步骤(3)中设在i时刻加速度计输出的比力矢量或陀螺输出的角速度矢量为 <，则静止检测包括以下几个步骤I)计算矢量幅值vf，即计算vf 二'(I)2)计算一段时间内的矢量幅值序列的均值<和方差<，gp权利要求1.，其特征在于，步骤为 (1)将惯性测量单元与履带车辆的履带固定连接； (2)捷联惯性导航计算根据惯性测量单元输出的惯性测量信号计算载体的位置、速度和姿态； (3)对地静止检测对惯性测量单元安装点处的履带接触地面的过程进行检测；即对惯性测量单元相对于地面的静止过程进行检测； (4)误差计算利用惯性测量单元相对于地面的静止过程，不断地对惯性测量信号和导航参数进行误差计算； (5)误差修正根据计算出来的惯性测量信号误差和导航参数误差，对惯性测量信号和导航参数进行误差修正。2.根据权利要求I所述的履带车辆用捷联惯性导航系统的数据处理方法，其特征在于，所述步骤(3)是利用惯性测量单元中的陀螺或/和加速度计测量得到的信号，判断惯性测量单元是否相对大地静止。3.根据权利要求2所述的履带车辆用捷联惯性导航系统的数据处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中设在i时刻加速度计输出的比力矢量或陀螺输出的角速度矢量为vf，则静止检测包括以下几个步骤 1)计算矢量幅值V,6，即计算4.根据权利要求I所述的履带车辆用捷联惯性导航系统的数据处理方法，其特征在于，所述步骤(3)是利用辅助的压力传感器信号判断惯性测量单元是否相对大地静止。5.根据权利要求I 4中任意一项所述的履带车辆用捷联惯性导航系统的数据处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中误差计算的具体步骤为建立Kalman滤波器模型，当检测到惯性测量单元相对地面静止时，进行Kalman滤波计算，获得惯性测量信号和导航参数的误差。6.根据权利要求5所述的履带车辆用捷联惯性导航系统的数据处理方法，其特征在于，所述Kalman滤波器模型包括一个系统方程和一个观测方程； Kalman滤波器模型的系统方程为7.根据权利要求I 5中任意一项所述的履带车辆用捷联惯性导航系统的数据处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中对惯性测量信号进行误差修正的具体步骤设在i时刻加速度计测量的比力矢量为fb，加速度计测量的比力矢量误差为S fb，修正后的比力矢量为f6。陀螺测量的角速度矢量为，陀螺测量的角速度误差为S b，修正后的角速度矢量为A6 ,则惯性测量信号误差修正按照下式执行8.根据权利要求I 5中任意一项所述的履带车辆用捷联惯性导航系统的数据处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中对导航参数进行误差修正的具体步骤设i时刻惯性导航系统输出位置为P= T,位置误差为SP= T,修正后的位置为P =T,速度误差为5 V= T,修正后的速度为々=T,修正后的姿态方向余弦矩阵为0 ; 当i时刻为相对地面静止时，在完成Kalman滤波计算后，从滤波状态中抽取速度误差和姿态误差，导航参数的修正按照下式执行全文摘要，其步骤为(1)将惯性测量单元与履带车辆的履带固定连接；(2)捷联惯性导航计算；(3)对地静止检测；(4)误差计算；(5)误差修正。本专利技术将履带车辆的定位问题转换为履带的定位问题，利用履带运动的特殊性，不断地检测与履带固定连接的惯性测量单元是否相对于地面静止，并在其相对地面静止时计算和修正惯性测量信号及捷联惯性导航参数的误差，从而有效抑制了捷联惯性系统的定位误差，大大提高了惯性系统定位精度。文档编号G01C21/20GK102967313SQ20121045108公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日专利技术者李涛, 曹聚亮 申请人:李涛, 曹聚亮本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种履带车辆用捷联惯性导航系统的数据处理方法，其特征在于，步骤为：（1）将惯性测量单元与履带车辆的履带固定连接；（2）捷联惯性导航计算：根据惯性测量单元输出的惯性测量信号计算载体的位置、速度和姿态；（3）对地静止检测：对惯性测量单元安装点处的履带接触地面的过程进行检测；即对惯性测量单元相对于地面的静止过程进行检测；（4）误差计算：利用惯性测量单元相对于地面的静止过程，不断地对惯性测量信号和导航参数进行误差计算；（5）误差修正：根据计算出来的惯性测量信号误差和导航参数误差，对惯性测量信号和导航参数进行误差修正。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，曹聚亮，
申请(专利权)人：李涛，曹聚亮，
类型：发明
国别省市：
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