CN111121772A - 一种单兵定位系统坐标系动态匹配方法 - Google Patents

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CN111121772A CN202010003587.7A CN202010003587A CN111121772A CN 111121772 A CN111121772 A CN 111121772A CN 202010003587 A CN202010003587 A CN 202010003587A CN 111121772 A CN111121772 A CN 111121772A
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杨松普
邓芳瑾
王琳
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707th Research Institute of CSIC
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707th Research Institute of CSIC
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    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
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    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
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Abstract

本发明涉及一种单兵定位系统坐标系动态匹配方法，其特征在于：所述匹配方法的步骤为：1)设定坐标系；2)单兵定位系统初始化；3)坐标系动态匹配；4)坐标系转换。本发明设计科学合理，能够解决单兵定位系统坐标系与地图坐标系不统一的问题；使得系统能够直接输出地图坐标系坐标，进而使得定位结果在地图上准确显示，具有较高的工程应用价值。

Description

一种单兵定位系统坐标系动态匹配方法
技术领域
本发明属于单兵定位系统技术领域，具体涉及一种单兵定位系统坐标系动态匹配方法。
背景技术
基于MIMU的单兵定位系统，利用MEMS陀螺仪和MEMS加速度计敏感人体足部运动进行定位解算，同时采用零速修正算法(Zero Velocity Update,ZUPT)对定位误差进行修正，提高定位精度。单兵定位系统采用的坐标系为当地水平坐标系，其Y轴指向不固定，取决于系统启动时MIMU的Y轴朝向。为了使得单兵定位系统坐标系能够在地图上正确的显示，必须将系统坐标系与地图坐标系进行匹配。因此，如何快速有效地的完成坐标系动态匹配，使得单兵定位结果在地图上正确显示，对于单兵定位系统的工程应用具有重要研究意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种单兵定位系统坐标系动态匹配方法，能够解决单兵定位系统坐标系与地图坐标系不统一的问题；使得系统能够直接输出地图坐标系坐标，进而使得定位结果在地图上准确显示，具有较高的工程应用价值。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种单兵定位系统坐标系动态匹配方法，其特征在于：所述匹配方法的步骤为：
1)设定坐标系：设定单兵定位系统坐标系n系，地图坐标系m系，单兵定位系统在n系的定位结果为(xn,yn)，在m系的定位结果为(xm,ym)；
2)单兵定位系统初始化：单兵定位系统在地图坐标系已知点
Figure BDA0002354357260000011
启动，开始定位解算；
3)坐标系动态匹配：定位系统沿地图坐标系Y轴方向运动，存储每个零速修正区间系统定位结果
Figure BDA0002354357260000012
利用所有存储的坐标值进行最小二乘直线拟合，令
B＝Ak
其中：
Figure BDA0002354357260000021
Figure BDA0002354357260000022
k＝(ATA)-1ATB，k为计算得到的拟合直线斜率；
由此可得拟合直线与地图坐标系Y轴的夹角为
Figure BDA0002354357260000023
对应的坐标系转换方向余弦矩阵为
Figure BDA0002354357260000024
4)坐标系转换：根据步骤3)中的匹配结果，对单兵定位系统输出坐标进行转换，使其与地图坐标系匹配，转换公式为：
Figure BDA0002354357260000025
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明的单兵定位系统坐标系动态匹配方法，已知地图坐标系任意一点坐标值及其Y轴朝向，单兵定位系统启动后，沿Y轴方向运动，即可完成单兵定位系统坐标系与地图坐标系的动态匹配；匹配时长(即N的大小)可以根据实际环境选取，具有较强的环境适应性和工程应用价值。
2、本发明设计科学合理，能够解决单兵定位系统坐标系与地图坐标系不统一的问题；使得系统能够直接输出地图坐标系坐标，进而使得定位结果在地图上准确显示，具有较高的工程应用价值。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种单兵定位系统坐标系动态匹配方法，其特征在于：所述匹配方法的步骤为：
1)设定坐标系：设定单兵定位系统坐标系n系，地图坐标系m系，单兵定位系统在n系的定位结果为(xn,yn)，在m系的定位结果为(xm,ym)；
2)单兵定位系统初始化：单兵定位系统在地图坐标系已知点
Figure BDA0002354357260000031
启动，开始定位解算；
3)坐标系动态匹配：定位系统沿地图坐标系Y轴方向运动，存储每个零速修正区间系统定位结果
Figure BDA0002354357260000032
利用所有存储的坐标值进行最小二乘直线拟合，令
B＝Ak
其中：
Figure BDA0002354357260000033
Figure BDA0002354357260000034
k＝(ATA)-1ATB，k为计算得到的拟合直线斜率；
由此可得拟合直线与地图坐标系Y轴的夹角为
Figure BDA0002354357260000035
对应的坐标系转换方向余弦矩阵为
Figure BDA0002354357260000036
4)坐标系转换：根据步骤3)中的匹配结果，对单兵定位系统输出坐标进行转换，使其与地图坐标系匹配，转换公式为：
Figure BDA0002354357260000037
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (1)

1.一种单兵定位系统坐标系动态匹配方法，其特征在于：所述匹配方法的步骤为：
1)设定坐标系：设定单兵定位系统坐标系n系，地图坐标系m系，单兵定位系统在n系的定位结果为(xn,yn)，在m系的定位结果为(xm,ym)；
2)单兵定位系统初始化：单兵定位系统在地图坐标系已知点
Figure FDA0002354357250000011
启动，开始定位解算；
3)坐标系动态匹配：定位系统沿地图坐标系Y轴方向运动，存储每个零速修正区间系统定位结果
Figure FDA0002354357250000012
利用所有存储的坐标值进行最小二乘直线拟合，令
B＝Ak
其中：
Figure FDA0002354357250000013
Figure FDA0002354357250000014
k＝(ATA)-1ATB，k为计算得到的拟合直线斜率；
由此可得拟合直线与地图坐标系Y轴的夹角为
Figure FDA0002354357250000015
对应的坐标系转换方向余弦矩阵为
Figure FDA0002354357250000016
4)坐标系转换：根据步骤3)中的匹配结果，对单兵定位系统输出坐标进行转换，使其与地图坐标系匹配，转换公式为：
Figure FDA0002354357250000017
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KR20140111363A (ko) * 2013-03-11 2014-09-19 주식회사 소프트앤데이타 좌표계 일괄 자동 변환 방법 및 이를 위한 장치
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