CN113834482A - 定位方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种定位方法、装置、电子设备及存储介质,方法包括:根据第一天线、第二天线和第三天线分别对应的载体坐标、水平坐标以及地固坐标,得到电子设备的三轴姿态信息以及载体坐标系与地固坐标系之间的旋转矩阵;根据第一天线的地固坐标、旋转矩阵、惯性检测器在载体坐标系下的载体坐标以及第一天线在载体坐标系下的载体坐标,获得惯性检测器在地固坐标系中的地固坐标;基于三轴姿态信息、惯性检测器的地固坐标、当前速度以及惯性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果。方案可应用的场景包括但不限于自动驾驶、智慧交通、车路协同、车联网等。

Description

定位方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及计算机技术领域,更具体地,涉及一种定位方法、装置、电子设 备及存储介质。
背景技术
随着导航应用的发展,许多应用场景需要导航系统提供准确的位置和速度 信息,以及提供准确的载体姿态信息,如飞机、船舶、车辆等。
目前,导航系统生成的导航信息通常包括定位信息和姿态信息,其中,姿 态信息中包括的姿态角由惯性导航元件获得,但这种姿态角的获得方法会产生 误差,且姿态角的误差会随时间不断累积。相应的,得到的姿态角也不够准确, 因此基于姿态角和位置信息获得的定位结果精度难以保证。
发明内容
鉴于此,本申请实施例提出了一种定位方法、装置、电子设备及存储介质, 能够对快速且准确的进行定位。
第一方面,本申请实施例提供了一种定位方法所述方法包括:获取电子设 备的当前速度,以及获取第一天线、第二天线以及第三天线分别在载体坐标系 下的载体坐标、在水平坐标系下的水平坐标以及在地固坐标系下的地固坐标; 根据所述第一天线、第二天线和第三天线分别对应的载体坐标、水平坐标以及 地固坐标,得到所述电子设备的三轴姿态信息以及所述载体坐标系与所述地固 坐标系之间的旋转矩阵;根据惯性检测器在载体坐标系下的载体坐标、所述第 一天线的地固坐标、所述旋转矩阵以及所述第一天线在载体坐标系下的载体坐 标,获得所述惯性检测器在所述地固坐标系中的地固坐标;基于所述三轴姿态 信息、所述惯性检测器的地固坐标、所述当前速度以及所述惯性检测器检测到 的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果。
第二方面,本申请实施例提供了一种定位装置,所述装置包括数据获取模 块、旋转矩阵获得模块、地固坐标获得模块以及定位结果获得模块。数据获取 模块,用于获取电子设备的当前速度,以及获取第一天线、第二天线以及第三 天线分别在载体坐标系下的载体坐标、在水平坐标系下的水平坐标以及在地固 坐标系下的地固坐标;旋转矩阵获得模块,用于根据所述第一天线、第二天线 和第三天线分别对应的载体坐标、水平坐标以及地固坐标,得到所述电子设备 的三轴姿态信息以及所述载体坐标系与所述地固坐标系之间的旋转矩阵;地固 坐标获得模块,用于惯性检测器在载体坐标系下的载体坐标、所述根据第一天 线的地固坐标、所述旋转矩阵以及所述第一天线在载体坐标系下的载体坐标, 获得所述惯性检测器在所述地固坐标系中的地固坐标;定位结果获得模块,用 于基于所述三轴姿态信息、所述惯性检测器的地固坐标、所述当前速度以及所 述惯性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果。
在一种可能的实施方式中,数据获取模块还用于根据第一天线接收到的差 分数据,以及所述第一天线、第二天线以及第三天线分别接收到的卫星信号, 获得所述第一天线在地固坐标系下的第一地固坐标、第二天线在所述地固坐标 系下的第二地固坐标以及第三天线在所述地固坐标系下的第三地固坐标。
在一种可能的实施方式中,数据获取模块包括:第一坐标获取子模块和第 二坐标获取子模块。第一坐标获取子模块,用于对所述第一天线接收到的卫星 信号和差分数据进行差分解算,得到所述第一天线在地固坐标系下的第一地固 坐标;第二坐标获取子模块,用于根据所述第一天线、第二天线以及第三天线 分别接收到的卫星信号以及所述第一地固坐标,获得第二天线在所述地固坐标 系下的第二地固坐标以及第三天线在所述地固坐标系下的第三地固坐标。
在一种可能的实施方式中,第二坐标获取子模块包括基线解算单元和坐标 获取单元。基线解算单元,用于对第一天线、第二天线以及第三天线在分别接 收到的卫星信号进行基线解算,获得第一天线与第二天线之间的第一基线矢量、 第二天线与第三天线之间的第二基线矢量、第三天线与第一天线之间的第三基 线矢量,其中,所述第一基线矢量、第二基线矢量以及第三基线矢量的矢量和 为零,或者所述第一基线矢量、第二基线矢量以及第三基线矢量分别对应的模 糊度参数矢量之和为零;坐标获取单元,用于根据所述第一地固坐标和第一基 线矢量得到所述第二天线在所述地固坐标系下的第二地固坐标,根据所述第一 地固坐标和第三基线矢量得到所述第三天线在所述地固坐标系下的第三地固坐标。
在一种可能的实施方式中,数据获取模块还包括:载体坐标系建立子模块 和第三坐标获取子模块。载体坐标系建立子模块,用于建立以第一天线所在位 置为坐标原点、以第一天线、第二天线以及第三天线所在的平面为坐标平面的 载体坐标系,其中,第二天线位于所述载体坐标系的y轴;第三坐标获取子模 块,用于获取所述第一天线、第二天线以及第三天线分别在所述载体坐标系中 的载体坐标。
在一种可能的实施方式中,数据获取模块还包括:水平坐标系建立子模块 和第四坐标获取子模块。水平坐标系建立子模块,用于建立以第一天线为原点 的水平坐标系;第四坐标获取子模块,用于根据所述第一天线、第二天线以及 第三天线分别对应的地固坐标以及地固坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵, 获得所述第二天线和第三天线分别在所述水平坐标系中对应的水平坐标。
在一种可能的实施方式中,所述三轴姿态信息包括航向角、俯仰角以及横 滚角,所述旋转矩阵获得模块包括:第一角度获得子模块、旋转子模块、第二 角度获得子模块以及旋转矩阵获得子模块。第一角度获得子模块,用于根据所 述第一天线和第二天线分别对应的水平坐标,获得所述电子设备的航向角和俯 仰角;旋转子模块,用于对所述第三天线对应的水平坐标旋转与俯仰角对应的 角度得到第一水平坐标,对所述第一水平坐标旋转与转航向角对应的角度得到 的第二水平坐标;第二角度获得子模块,用于根据所述第二水平坐标和所述第 三天线对应的载体坐标,获得所述电子设备的横滚角;旋转矩阵获得子模块, 用于根据所述航向角、俯仰角以及横滚角,获得所述载体坐标系与所述地固坐 标系之间的旋转矩阵。
在一种可能的实施方式中,旋转矩阵获得子模块包括矩阵建立单元以及矩 阵获得单元。矩阵建立单元,用于根据所述航向角、俯仰角以及横滚角,建立 所述载体坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵;矩阵获得单元,用于根据所述 载体坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵,以及所述水平坐标系与所述地固坐 标系之间的旋转矩阵,获得所述载体坐标系与所述地固坐标系之间的旋转矩阵。
在一种可能的实施方式中,所述地固坐标获得模块包括方向矢量获得子模 块和地固坐标获得子模块。方向矢量获得子模块,用于根据所述惯性检测器在 载体坐标系下的载体坐标和所述第一天线分别在载体坐标系中的载体坐标,获 得惯性检测器与所述第一天线在所述载体坐标系中的方向矢量;地固坐标获得 子模块,用于根据所述方向矢量、所述第一天线的地固坐标以及所述旋转矩阵, 获得所述惯性检测器在所述地固坐标系中的地固坐标。
在一种可能的实施方式中,地固坐标获得子模块,还用于将所述方向矢量 与所述旋转矩阵相乘得到一乘积结果;将所述乘积结果与所述第一天线在所述 地固坐标系中的地固坐标相加,得到所述惯性检测器在所述地固坐标系中的地 固坐标。
在一种可能的实施方式中,所述所述定位装置还包括误差获得模块和校正 模块。误差获得模块,用于建立所述组合导航系统的卡尔曼滤波模型,并利用 所述卡尔曼滤波模型获得惯导误差,其中,所述组合导航系统包括所述第一天 线、所述第二天线、所述第三天线以及惯性检测器;校正模块,用于利用所述 惯导误差对所述定位结果进行反馈校正,得到校正后的定位结果。
在一种可能的实施方式中,所述惯导误差包括惯性检测器的零偏误差和比 例因子误差,所述定位装置还包括还包括参数修正模块。所述参数修正模块, 用于利用所述零偏误差对所述惯性检测器的初始零偏进行修正得到修正后的初 始零偏,以及利用所述比例因子误差对所述惯性检测器的初始比例因子进行修 正,得到修正后的比例因子。
第三方面,本申请实施例提供了一种电子设备,包括处理器以及存储器; 一个或多个程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行以实现上 述的方法。
第四方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可 读存储介质中存储有程序代码,其中,在所述程序代码被处理器运行时执行上 述的方法。
第五方面,本申请实施例提供了一种计算机程序产品或计算机程序,该计 算机程序产品或计算机程序包括计算机指令,该计算机指令存储在计算机可读 存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质获取该计算机指令, 处理器执行该计算机指令,使得该计算机设备执行上述的方法。
本申请实施例提供的本申请提供了一种定位方法、装置、电子设备及存储 介质,在进行导航过程中,通过根据所述第一天线、第二天线和第三天线分别 对应的载体坐标、水平坐标以及地固坐标,可以准确得到三轴姿态信息(三个 方向上的姿态信息)以及所述载体坐标系与所述地固坐标系之间的旋转矩阵, 此外,由于三轴姿态信息可以加速在进行机械惯导编排时编排效率,因此,通 过基于所述三轴姿态信息、所述惯性检测器的地固坐标、所述当前速度以及所 述惯性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果时,可以有 效提高获得定位结果的效率,同时有效确保获得的定位结果的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请 的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还 可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例提出的一种电子设备的系统架构的示意图;
图2示出了本申请实施例提出的一种定位方法的流程图;
图3示出了图2中步骤S110的流程示意图;
图4示出了本申请实施例提出的一种基于组合导航系统建立的载体坐标系 的示意图;
图5示出了本申请实施例提出的一种地固坐标系的示意图;
图6示出了图2中步骤S110的另一流程示意图;
图7示出了本申请实施例提出的一种基于组合导航系统建立的载体坐标和 水平坐标的示意图;
图8示出了图2中步骤S120的流程示意图;
图9示出了图2中步骤S130的流程示意图;
图10示出了本申请实施例提出的惯导机械编排的流程示意图;
图11示出了本申请实施例提出的一种定位方法的另一流程图;
图12示出了图11中步骤S220的流程示意图;
图13示出了图12中步骤S224的流程示意图;
图14示出了一种双差观测方程的建模场景示意图;
图15示出了本申请实施例提出的一种定位方法的另一流程图;
图16示出了本申请实施例提出的一种定位装置的连接框图;
图17示出了本申请实施例提出的一种电子设备的连接框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是 全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
以下,对本申请实施例中可能涉及的术语进行介绍。
电子设备,在本实施例中可以是指可以执行定位操作的计算机设备,包括 手机、笔记本电脑、平板电脑、车载电脑、飞机或轮船等设备上的导航设备等。 其可以设置有组合导航系统用于接收并处理卫星信号等以及进行定位。
组合导航系统,组合导航系统是利用计算机和数据处理技术把具有不同特 点的导航设备组合在一起的导航系统。组合导航系统是用以解决定位、运动控 制、设备标定对准等问题的信息综合系统,具有高精度、高可靠性、高自动化 程度的优点,是网络化导航系统发展的必然趋势。由于每种单一导航系统都有 各自的独特性能和局限性,如果把几种不同的单一系统组合在一起以形成组合 导航系统,就能利用多种信息源,互相补充,构成一种有多维度和导航准确度 更高的多功能系统。在本申请实施例中,组合导航系统包括天线和惯性检测器, 即组合导航系统可以由天线和惯性检测器构成。具体的,组合导航系统包括第 一天线、第二天线、第三天线以及惯性检测器。
天线,天线是一种变换器,用于把传输线上传播的导行波,变换成在无界 媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换。在无线电设 备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、 电子对抗、遥感、射电天文等工程系统,凡是利用电磁波来传递信息的,都依 靠天线来进行工作。此外,在用电磁波传送能量方面,非信号的能量辐射也需 要天线。一般天线都具有可逆性,即同一副天线既可用作发射天线,也可用作 接收天线,且同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。
惯性检测器,惯性检测器是一种检测和测量加速度、倾斜、冲击、振动、 旋转和多自由度运动,是解决导航、定向和运动载体控制的重要部件。其中, 惯性检测器可以是惯性传感器或惯性测量单元(IMU,Inertial Measurement Unit),其可以包括用于检测加速度的加速度计和用于检测角度的陀螺仪。
载体坐标系,载体坐标系是指基于安装上述组合导航系统的载体(电子设 备)建立的三维坐标系。例如,该坐标系的原点位于电子设备(如,可以位于 电子设备的中心或组合导航系统的中心),将载体行进方向作为载体坐标系的 xb轴,将与第一天线、第二天线以及第三天线形成的天线平面相平行且与xb轴 相垂直的方向作为载体坐标系的yb轴,载体坐标系的zb轴形成带有与上述xb轴 和yb轴的右手系统。又例如,在不失一般性的前提下,可以假设第一天线、第 二天线以及第三天线形成了一天线平面,其中,载体坐标系原点在第一天线处, 载体坐标系的yb轴(偏航方向)沿第一天线到第二天线之间的连线方向,载体 坐标系的xb轴位于天线平面中,指向右侧且垂直于yb轴,载体坐标系的zb轴与 上述的xb轴、yb轴构成右手笛卡儿坐标系。
水平坐标系,水平坐标系是指以电子设备中的某一个点(如第一天线、第 二天线或第三天线所在点)作为水平坐标系的原点,该水平坐标系的xn轴和yn轴在当地水平面内,分别指向东向和北向,该水平坐标系的zn轴与上述的xn轴、 yn轴构成右手笛卡儿坐标系且方向与地球椭球面垂直。即指向天或地心。
地固坐标系,地固坐标系的坐标原点与地球质心重合,ze轴指向协议地极, xe轴指向赤道与本初子午线(格林尼治子午线)的交点,ye轴在赤道平面上与xe轴和ze轴构成右手笛卡儿坐标系。
惯性坐标系,惯性坐标系指的是在相对惯性空间保持静止或者匀速直线运 动的坐标系,是一个理想状态下的坐标系。地心惯性系以地球质心为坐标原点, 地心惯性系的zi轴与地球自转轴的方向保持一致,地心惯性系的xi轴指向平均 春分点,地心惯性系的yi轴位于赤道平面内,且yi轴与地心惯性系的xi轴、zi轴形成右手笛卡尔坐标系。
惯导机械编排,惯导机械编排包括组合导航系统的机械实体布局,采用的 坐标系及解析计算方法三大部分,表现在由惯导元件(如天线和惯性检测器等) 的输出信息到求解出载体的实时速度和位置等的过程中。进行惯导机械编排就 是指确定和提出反应组合导航系统中各力学量之间的联系的方程组,从而基于 该方程组进行解算从而求出载体的实时速度和位置等定位结果。
三轴姿态信息,三轴姿态信息包括三个姿态角,反应了电子设备相对地面 (水平面)的姿态。三个姿态角分别为俯仰角、航向角以及横滚角。
俯仰角,俯仰角是指载体坐标系的xb轴与水平坐标系中的xn轴和yn轴形 成的水平面的夹角。当载体坐标系的xb轴的正半轴位于过坐标原点的水平面之 上时,俯仰角为正,否则为负。
航向角:是指载体坐标系xb轴在水平面上投影与水平坐标系的xn轴之间的 夹角,由水平坐标系的xn轴逆时针转至载体坐标的xb轴的投影线时偏航角为正, 反之为负。
横滚角:是指载体坐标系的zb轴与通过载体坐标系的xb轴的铅垂面间的夹 角,载体向右滚为正,反之为负。
随着人工智能技术研究和进步,人工智能技术在多个领域展开研究和应用, 例如常见的智能家居、智能穿戴设备、虚拟助理、智能音箱、智能营销、无人 驾驶、自动驾驶、无人机、机器人、智能医疗、智能客服等,相信随着技术的 发展,人工智能技术将在更多的领域得到应用,并发挥越来越重要的价值。
其中,自动驾驶技术通常包括高精地图、环境感知、行为决策、路径规划、 运动控制以及导航定位等技术,因此,自定驾驶技术有着广泛的应用前景。
发明人经研究发现,随着导航技术的不断发展,单一导航系统已难以满足 用户对导航精度的要求,因此,一种将至少两种导航系统组合在一起的组合导 航技术应用而生。目前常采用的组合导航系统通常是单天线GPS/INS组合导航, 其可满足实时性和高动态的应用,但当载体处于静态、小机动或直线运动时, 其方位角观测弱,无法获得准确的三轴姿态信息,因此随时间漂移误差会逐渐 累积从而影响定位结果的准确性。
有鉴于此,本申请提供了一种定位方法、装置、电子设备及存储介质,通 过根据第一天线、第二天线和第三天线分别对应的载体坐标、水平坐标以及地 固坐标,得到电子设备的三轴姿态信息以及载体坐标系与地固坐标系之间的旋 转矩阵。根据第一天线的地固坐标、旋转矩阵、惯性检测器在载体坐标系下的 载体坐标以及第一天线在载体坐标系下的载体坐标,获得惯性检测器在地固坐 标系中的地固坐标。基于三轴姿态信息、惯性检测器的地固坐标、当前速度以 及惯性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果更准确。
具体的,通过采用上述方法,由于三轴姿态信息可以加速在进行机械惯导 编排时编排效率,且基于第一天线、第二天线以及第三天线分别对应的载体坐 标、水平坐标以及地固坐标获得的三轴姿态信息为实时计算得到,因此获得的 三轴姿态信息更准确可靠,通过基于三轴姿态信息、惯性检测器的地固坐标、 当前速度以及惯性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果 时,可以有效提高获得定位结果的效率,同时有效确保获得的定位结果的可靠 性。
图1示出了可以应用本申请实施例的技术方案的示例性电子设备的应用场 景示意图。
其中,图1中示出了的电子设备应用于车辆时车辆的系统架构示意图,在 电子设备在图1所示的应用场景下,电子设备可以为车载设备。应当理解电子 设备还可以是移动终端、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑等。电子设备还可 以设置于飞机或轮船等。
其中,车辆可以包括组合导航系统110、车身120、处理器以及中控显示器 等,组合导航系统110和中控显示器分别与处理器连接,组合导航系统110、处 理器以及中控显示器可以分别安装于车身120的不同位置。组合导航系统110 可以由第一天线、第二天线、第三天线以及惯性检测器等构成。
图1所示的组合导航系统110中的天线(第一天线、第二天线以及第三天 线)与车身120的设置位置关系的示意性的,应当理解,组合导航系统110中 的各天线也可以安装于车身120前侧A柱或B柱(其中,A柱是指车身120前 侧的挡风玻璃左侧的支柱,B柱是指车身120前侧的挡风玻璃右侧的支撑柱), 也可以安装于车身120前挡风玻璃下方的接水槽中或前挡风玻璃上方,还可以 安装于后挡风玻璃上方或上方,只要使天线的信号接收面能够接收信号即可。
在基于组合导航系统110对电子设备进行定位时,处理器可以执行以下方 法步骤:
获取电子设备的当前速度,第一天线、第二天线以及第三天线分别在载体 坐标系下的载体坐标、在水平坐标系下的水平坐标以及在地固坐标系下的地固 坐标;根据第一天线、第二天线和第三天线分别对应的载体坐标、水平坐标以 及地固坐标,得到电子设备的三轴姿态信息以及载体坐标系与地固坐标系之间 的旋转矩阵;根据惯性检测器在载体坐标系下的载体坐标、所述第一天线的地 固坐标、旋转矩阵以及第一天线在载体坐标系下的载体坐标,获得惯性检测器 在地固坐标系中的地固坐标;基于三轴姿态信息、惯性检测器的地固坐标、当 前速度以及惯性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果。
通过根据第一天线、第二天线和第三天线分别对应的载体坐标、水平坐标 以及地固坐标,可以准确得到三轴姿态信息(三个方向上的姿态信息)以及载 体坐标系与地固坐标系之间的旋转矩阵,此外,由于三轴姿态信息可以加速在 进行机械惯导编排时编排效率,因此,通过基于三轴姿态信息、惯性检测器的 地固坐标、当前速度以及惯性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得 到定位结果时,可以有效提高获得定位结果的效率,同时有效确保获得的定位 结果的可靠性。
需要说明的是,本申请实施例所提供的定位方法一般由电子设备中的处理 器执行,相应地,定位装置一般设置于处理器中。但是,在本申请的其它实施 例中,电子设备还可以关联有服务器,服务器可以具有与电子设备相似的功能, 从而执行本申请实施例所提供的定位方法。
应当理解,当电子设备在获得定位结果后,还可以控制中控显示屏显示定 位结果,也可以控制与电子设备关联的移动终端显示定位结果。
以下对本申请实施例的技术方案的实现细节进行详细阐述:
图2示意性示出了根据本申请的一个实施例的定位方法的流程图,该定位 方法的执行主体可以是电子设备中的处理器,也可以是与电子设备关联的服务 器,电子设备设置有由第一天线、第二天线、第三天线以及惯性检测器构成的 组合导航系统。
参照图2所示,该定位方法至少包括步骤S110至步骤S140,详细介绍如下:
步骤S110:获取电子设备的当前速度,以及获取第一天线、第二天线以及 第三天线分别在载体坐标系下的载体坐标、在水平坐标系下的水平坐标以及在 地固坐标系下的地固坐标。
其中,获取电子设备的当前速度的方式可以有多种。
作为一种实施方式,可以先获取电子设备的状态,若电子设备处于静止状 态或初始化状态(电子设备刚启动时的状态),则确认电子设备的当前速度为 零;若电子设备处于运动状态,则可以根据电子设备在当前历元和当前历元的 上一个历元分别对应的水平坐标、当前历元对应的时间以及上一个历元对应的 时间获得电子设备的运行速度。其中,历元属于天文学的概念,是以一些天文 变数作为参考的时刻点。
作为另一种实施方式,获取电子设备的速度的方式还可以是获取设置于电 子设备中的速度检测设备检测到的速度值。
获取第一天线、第二天线以及第三天线分别在载体坐标系下的载体坐标的 方式可以是:建立载体坐标系,并获取第一天线、第二天线以及第三天线分别 在载体坐标系下的坐标。应当理解,第一天线、第二天线以及第三天线在安装 于电子设备时,其相对位置就已经固定,因此,第一天线和第二天线以及第三 天线之间的位置关系可以经过测量获得,相应的,各天线在载体坐标系中的坐 标也可以根据载体坐标系的坐标原点与第一天线、第二天线和第三天线之间的 位置关系确定。
其中,载体坐标系的坐标原点可以位于电子设备的重心位置、中心位置或 任意指定位置,也可以根据实际需求进行设置。
请参阅图3,在一种可实施方式中,上述获取第一天线、第二天线以及第三 天线分别在载体坐标系下的载体坐标的方式具体包括以下子步骤:
步骤S111:建立以第一天线所在位置为坐标原点、以第一天线、第二天线 以及第三天线所在的平面为坐标平面的载体坐标系,其中,第二天线位于载体 坐标系的y轴。
请参阅图4,在不失一般性的前提下,可以假设图1所示的组合导航系统中 的第一天线、第二天线以及第三天线分别对应的相位中心形成了一天线平面(载 体坐标系中的xboyb平面),其中,载体坐标系的原点在第一天线的相位中心处, 载体坐标系的yb轴(偏航方向)为由第一天线的相位中心到第二天线的相位中 心之间的连线方向,载体坐标系的xb轴位于天线平面中,指向右侧且垂直于yb轴,载体坐标系的zb轴与上述的xb轴、yb轴构成右手笛卡儿坐标系。
需要说明的是,天线的相位中心是指天线所辐射出的电磁波在离开天线一 定的距离后,其等相位面会近似为一个球面,该球面的球心即为该天线的等效 相位中心。
步骤S112:获取第一天线、第二天线以及第三天线分别在载体坐标系中的 载体坐标。
在各天线的位置确定后,各天线的相位中心也固定,第一天线的相位中心 与第二天线的相位中心之间的第一连线L12的长度为固定值,第一天线与第三天 线之间的第二连线L13的长度为固定值,第二天线与第三天线之间的第三连线 L23的长度也为固定值,且第一连线与第二连线之间的夹角α也为固定值,基于 上述内容可知,第一天线的载体坐标为(0,0,0)第二天线的载体坐标为(0,L12sin α,0),第三天线的载体坐标为(0,L13cosα,0)。
获取第一天线、第二天线以及第三天线分别在地固坐标系下的地固坐标的 方式可以是:获取第一天线、第二天线以及第三天线分别接收到的卫星信号和 差分数据,以根据第一天线、第二天线以及第三天线分别接收到的卫星信号和 差分数据进行计算,得到第一天线、第二天线以及第三天线分别对应的地固坐 标。
如图5所示,是地固坐标系的示意图,其中,地固坐标系的坐标原点与地 球质心重合,地固坐标系的ze轴指向协议地极,地固坐标系的xe轴指向赤道与 本初子午线的交点,地固坐标系的ye轴在赤道平面上与xe轴和ze轴构成右手笛 卡儿坐标系。
获取第一天线、第二天线以及第三天线分别在水平坐标系下的水平坐标的 方式可以是,在获取到第一天线、第二天线以及第三天线分别在地固坐标系下 的坐标后,根据地固坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵、第一天线、第二天 线以及第三天线分别在地固坐标系下的地固坐标进行坐标转换计算,得到第一 天线、第二天线以及第三天线分别在水平坐标系下的坐标。
请请参阅图6,在一种可实施方式中,获取第一天线、第二天线以及第三天 线分别对应在水平坐标系下的水平坐标,包括;
步骤S114:建立以第一天线为原点的水平坐标系。
如图7所示,是本申请实施例中水平坐标系的示意图,其中,第一天线的 相位中心为水平坐标系的原点,该水平坐标系的xn轴和yn轴在当地水平面内, 分别指向东向和北向,该水平坐标系的zn轴与上述的xn轴、yn轴构成右手笛卡 儿坐标系且方向与地球椭球面垂直,即指向天或地心。
步骤S115:根据第一天线、第二天线以及第三天线分别对应的地固坐标以 及地固坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵,获得第二天线和第三天线分别在 水平坐标系中对应的水平坐标。
其中,由于地固地固点系与水平坐标系之间的旋转矩阵为固有值,因此, 在已知第一天线的水平坐标的时候,即可以根据第一天线、第二天线以及第三 天线分别对应的地固坐标以及地固坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵即可获 得第二天线和第三天线分别对应在水平坐标系中的水平坐标。
步骤S120:根据第一天线、第二天线和第三天线分别对应的载体坐标、水 平坐标以及地固坐标,得到电子设备的三轴姿态信息以及载体坐标系与地固坐 标系之间的旋转矩阵。
其中,三轴姿态信息可以包括航向角、俯仰角以及横滚角。
作为一种可实施方式,若载体坐标系和水平坐标系是以同一坐标原点建立 的,则上述根据第一天线、第二天线以及第三天线分别对应的载体坐标、水平 坐标以及地固坐标,得到电子设备的三轴姿态信息的方式可以是:则可以对第 一天线和第二天线分别对应的水平坐标和载体坐标利用航向角计算式和俯仰角 计算式进行计算得到航向角和俯仰角,以及根据航向角、俯仰角和第一天线和 第三天线分别对应的水平坐标和载体坐标获得横滚角。
作为一种可实施方式,若载体坐标系和水平坐标系不是是以同一坐标原点 建立的,则上述根据第一天线、第二天线以及第三天线分别对应的载体坐标、 水平坐标以及地固坐标,得到电子设备的三轴姿态信息的方式还可以是:将载 体坐标系和/或水平坐标系的坐标原点进行平移,使载体坐标系与水平坐标系的 坐标原点位于同一点(如,使平移后的坐标原点位于第一天线、第二天线或者 第三天线的相位中心),根据第一天线、第二天线以及第三天线在移动后的载 体坐标和水平坐标获得三轴姿态信息。
请参阅图8,若载体坐标系与水平坐标系的坐标原点位于同一点且该坐标原 点位第一天线所在位置,则步骤S120包括:
步骤S122:根据第一天线和第二天线分别对应的水平坐标,获得电子设备 的航向角和俯仰角。
具体的,可以根据第一天线和第二天线分别对应的水平坐标采用航向角计 算式进行计算得到电子设备的航向角,以及根据第一天线和第二天线分别对应 的水平坐标采用俯仰角计算式进行计算得到电子设备的俯仰角。
其中,航向角计算式包括:q=-tan-1(x2/y2),俯仰角计算式包括
Figure RE-GDA0003174042600000141
其中,q为航向角,p为俯仰角,x2为第一天线与第二 天线在水平坐标系中xn轴方向上的差值,y2为第一天线与第二天线在水平坐 标系中yn轴方向上的差值,z2为第一天线与第二天线在水平坐标系中zn轴方 向上的差值。
步骤S124:对第三天线对应的水平坐标旋转与俯仰角对应的角度得到第一 水平坐标,对第一水平坐标旋转与转航向角对应的角度得到的第二水平坐标。
在一种可实施方式中,上述步骤S124可以是:对第三天线对应的水平坐标 绕水平坐标系的z轴旋转与俯仰角对应的角度得到第一水平坐标,对第一水平 坐标绕水平坐标系的x轴旋转与转航向角对应的角度得到的第二水平坐标。
假设第二水平坐标假设为(x″3,y″3,z″3)。那么,将第二水平坐标再经过yn轴旋 转横滚角,即可将(x″3,y″3,z″3)旋转到如图3所示的坐标(L13sinα,L13cosα,0)。因此, 可以依据第二水平坐标和天线在载体坐标系中的坐标获得电子设备的横滚角。
步骤S126:根据第二水平坐标和第三天线对应的载体坐标,获得电子设备 的横滚角。
在一种可实施方式中,具体可以对第二水平坐标和第三天线对应的载体做 标采用横滚角计算式进行计算得到电子设备的横滚角。其中,横滚角计算式包 括:
Figure BDA0003129264740000141
式中,L12为第一天线的相位中心与第二 天线的相位中心之间的第一连线的长度,L23为第一天线与第三天线之间的第二 连线的长度,α为第一连线与第二连线之间的夹角,(x″3,y″3,z″3)为第二水平坐标, r为横滚角。
步骤S128:根据航向角、俯仰角以及横滚角,获得载体坐标系与地固坐标 系之间的旋转矩阵。
具体的,由于航向角、俯仰角以及横滚角表征的是组合导航系统在载体坐 标系与水平坐标系之间的转换关系,因此上述步骤S128具体可以是:根据航向 角、俯仰角以及横滚角,获得载体坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵,由于 水平坐标系与地固坐标系之间的旋转矩阵为已知量,因此,可以将载体坐标系 与水平坐标系之间的旋转矩阵与水平坐标系与地固坐标系之间的旋转矩阵相 乘,得到载体坐标系与地固坐标系之间的旋转矩阵。
步骤S130:根据第一天线的地固坐标、旋转矩阵、惯性检测器在载体坐标 系下的载体坐标以及第一天线在载体坐标系下的载体坐标,获得惯性检测器在 地固坐标系中的地固坐标。
其中,惯性检测器与第一天线、第二天线以及第三天线的位置相对固定, 即,在第一天线、第二天线以及第三天线的载体坐标确定后,惯性传感器的载 体坐标也为已知量。因此,可以根据第一天线与惯性检测器在载体坐标系下的 位置关系、载体坐标与地固坐标之间的旋转矩阵以及第一天线的载体坐标对惯 性检测器进行坐标转换,得到惯性检测器的地固坐标。
请参阅图9,作为一种可实施方式,上述步骤S130可以包括以下步骤:
步骤S132:根据惯性检测器和第一天线分别在载体坐标系中的载体坐标, 获得惯性检测器与第一天线在载体坐标系中的方向矢量。
具体的,可以将惯性检测器在载体坐标系中的载体坐标与第一天线在载体 坐标系中的载体坐标相减,得到惯性检测器与第一天线在载体坐标系中的方向 矢量,且该方向矢量由惯性检测器指向第一天线。
步骤S134:根据方向矢量、第一天线的地固坐标以及旋转矩阵,获得惯性 检测器在地固坐标系中的地固坐标。
其中,上述步骤S134可以是:将所述方向矢量与所述旋转矩阵相乘得到一 乘积结果;将所述乘积结果与所述第一天线在所述地固坐标系中的地固坐标相 加,得到所述惯性检测器在所述地固坐标系中的地固坐标。
具体的,可以对方向矢量、第一天线的地固坐标以及旋转矩阵采用预设坐 标计算式进行计算,得到惯性检测器在地固坐标系中的地固坐标,预设坐标计 算式包括:
Figure BDA0003129264740000151
其中,
Figure BDA0003129264740000152
为第一天线的地固坐标,
Figure BDA0003129264740000153
为惯性检测器在地固坐标系中的地固坐标,
Figure BDA0003129264740000154
为旋转矩阵,
Figure BDA0003129264740000155
为方向矢量。
步骤S140:基于三轴姿态信息、惯性检测器的地固坐标、当前速度以及惯 性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果。
其中,惯导机械编排本质上是一种基于牛顿第二定律形成的惯性导航的推 导算法,其用于根据前一时刻的位置速度和三轴姿态信息,计算下一时刻的惯 性检测器的位置速度和三轴姿态信息。其中,惯性检测器具体包括加速度计和 陀螺仪。
具体的,惯导机械编排以离散的形式提供三轴姿态信息,通过将这些三轴 姿态信息和组合导航系统的初始状态(电子设备的当前速度)联合在一起,就 可以获得定位结果,此处的定位结果可以包括位置、速度和三轴姿态信息等。
请参阅10所示,在进行惯导机械编排时,以地心地固坐标系下进行惯导航 位推算为例进行说明。从图10中可以看出,惯导机械编排主要分为两部分,一 部分为加速度计的积分路线,另一部分为角速度计的积分路线。从图中可以看 出,角速度计的积分路线可以单独运行,其只需要上个历元的姿态矩阵以及当 前历元的角增量或者角速度即可计算出当前历元的姿态信息。而加速度的积分 依赖于当前历元计算的姿态矩阵(载体坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵) 从而得到当前历元的载体坐标系与地固坐标系之间的旋转矩阵,再结合自身输 出的比力或者速度增量信息,计算相应的速度参数和位置参数。因此,先进行 角速度计的积分,再进行加速度计的积分路线。
具体的,在加速度计积分路线上,根据加速度计给出的比力fb,比力的定 义是载体坐标系相对于惯性坐标系之间的加速度在载体坐标系下的投影,然后 根据当前历元计算得到的载体坐标系与地心地固系的之间的旋转矩阵
Figure BDA0003129264740000161
并将
Figure BDA0003129264740000162
其转换到fe(也就是其投影坐标系为地心地固坐标系),然后结合重力ge和 哥式积分项
Figure BDA0003129264740000163
的影响通过积分∫即可得到当前历元的速度ve,最后通过对 速度积分∫得到当前历元的位置re
在陀螺仪积分路线上,根据陀螺仪输出的载体坐标系相对于惯性系统坐标 系的旋转角速度
Figure BDA0003129264740000164
地固坐标系相对于惯性系统坐标系的旋转角速度
Figure BDA0003129264740000165
地心 地固系相对于惯性系的旋转角速度
Figure BDA0003129264740000166
载体系相对于地心地固坐标系的旋转角 速度
Figure BDA0003129264740000167
以及上个历元的
Figure BDA0003129264740000168
即可计算当前历元的
Figure BDA0003129264740000169
然后因为地固坐标系与 当地水平坐标系之间有固定的旋转关系
Figure BDA00031292647400001610
故可以得到当前历元的
Figure BDA00031292647400001611
从而得 到姿态信息。
在一种可实施方式中,惯导机械编排对应的惯性导航的推导算法包括如下 微分方程:
Figure RE-GDA0003174042600000176
式中ve为组合导航系统在e系(地固坐标 系)下的速度,
Figure RE-GDA0003174042600000177
为载体坐标系相对于地固坐标系的旋转矩阵,fb为比力,
Figure RE-GDA0003174042600000178
为地固坐标系相对于惯性坐标系的角速度在惯性坐标系下的投影的反对称矩 阵,
Figure RE-GDA0003174042600000179
为车载坐标系相对于惯性坐标系的角速度在惯性坐标系下的投影的反 对称矩阵,γe表示当地地球重力在地固坐标系下的投影,
Figure RE-GDA00031740426000001710
表示位置的微分、
Figure RE-GDA00031740426000001711
表示速度的微分、
Figure RE-GDA00031740426000001712
表示旋转矩阵的微分。
通过采用本申请提供的定位方法,由于三轴姿态信息可以加速在进行机械 惯导编排时编排效率,且基于第一天线、第二天线以及第三天线分别对应的载 体坐标、水平坐标以及地固坐标获得的三轴姿态信息为实时计算得到,因此更 准确可靠,通过基于三轴姿态信息、惯性检测器的地固坐标、当前速度以及惯 性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果时,可以有效提 高获得定位结果的效率,同时有效确保获得的定位结果的可靠性。
请参阅图11,本申请实施例还提供一种定位方法,该定位方法的执行主体 可以是电子设备中的处理器,也可以是与电子设备关联的服务器,电子设备设 置有由第一天线、第二天线、第三天线以及惯性检测器构成的组合导航系统。 该定位方法至少包括步骤S210至步骤S260,详细介绍如下:
步骤S210:获取电子设备的当前速度,以及获取第一天线、第二天线以及 第三天线分别在载体坐标系下的载体坐标。
步骤S220:根据第一天线接收到的差分数据,以及第一天线、第二天线以 及第三天线分别接收到的卫星信号,获得第一天线、第二天线以及第三天线在 地固坐标系下的地固坐标。
其中,第一天线接收到的差分数据可以为千寻基站发送的差分数据。第一 天线在地固坐标系下的地固坐标为第一地固坐标、第二天线在地固坐标系下的 地固坐标为第二地固坐标、第三天线在地固坐标系下的地固坐标为第三地固坐 标。
请参阅图12作为一种可实施方式,上述步骤S220可以包括以下子步骤:
步骤S222:对第一天线接收到的卫星信号和差分数据进行差分解算,得到 第一天线在地固坐标系下的第一地固坐标。
作为一种可实施方式,上述步骤S222可以是对第一天线接收到的卫星信号 和差分数据进行利用网络RTK解算方法进行解算,得到第一天线在地固坐标系 下的第一地固坐标。其中,RTK解算方法是指利用RTK(Real-time kinematic, 实时动态)载波相位差分技术实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法, 用于将基准站采集的载波相位发给用户接收机(本申请中的天线,如第一天线), 进行求差解算坐标(即,求解第一地固坐标)。
步骤S224:根据第一天线、第二天线以及第三天线分别接收到的卫星信号 以及第一地固坐标,获得第二天线在地固坐标系下的第二地固坐标以及第三天 线在地固坐标系下的第三地固坐标。
请参阅图13,作为一种可实施方式,上述步骤S224包括以下步骤:
步骤S224a:对第一天线、第二天线以及第三天线在分别接收到的卫星信号 进行基线解算,获得第一天线与第二天线之间的第一基线矢量、第二天线与第 三天线之间的第二基线矢量、第三天线与第一天线之间的第三基线矢量。
其中,第一基线矢量、第二基线矢量以及第三基线矢量的矢量和为零,或 者第一基线矢量、第二基线矢量以及第三基线矢量分别对应的模糊度参数矢量 之和为零。
应当理解,第一天线、第二天线以及第三天线同时安装于电子设备,即, 第一天线、第二天线以及第三天线之间的相互距离较近,如距离在几厘米范围 内或几米范围内,因此第一天线、第二天线以及第三天线可以接收相同卫星发 射的卫星信号。相应的,第一天线、第二天线以及第三天线在同一时刻接收到 的卫星信号通常为多组(即同一位置通常对应有多个卫星,即该位置位于多个 卫星的信号覆盖范围)。通过使计算得到的第一基线矢量、第二基线矢量以及 第三基线矢量的矢量和为零,或者使第一基线矢量、第二基线矢量以及第三基 线矢量分别对应的模糊度参数矢量之和为零,可以确保三个天线在进行位置计 算时的卫星信号来源于同一个卫星,进而确保获得的天线的位置的准确性。
具体的,第一基线矢量、第二基线矢量以及第三基线矢量的矢量和为零,即
Figure BDA0003129264740000181
其中,
Figure BDA0003129264740000182
为第一基线矢量,
Figure BDA0003129264740000183
为第二基线矢量,
Figure BDA0003129264740000184
为第三基线 矢量。第一基线矢量、第二基线矢量以及第三基线矢量分别对应的模糊度参数 矢量之和为零,即
Figure BDA0003129264740000185
其中,
Figure BDA0003129264740000186
为第一基线矢量对应的模 糊度参数,
Figure BDA0003129264740000187
为第二基线矢量对应的模糊度参数,
Figure BDA0003129264740000188
为第三基线矢量对 应的模糊度参数。
其中,第一基线矢量、第二基线矢量以及第三基线矢量分别对应的模糊度参 数可以通过双差观测方程获得。如图14所示,假设在同一时刻,第一天线、第 二天线以及第三天线观测到的卫星包括参考星i和非参考卫星j,以第一天线作 为参考站A以及以第二天线或第三天线作为移动站B,则可以建立双差观测方 程,双差观测方程包括
Figure BDA0003129264740000189
Figure BDA00031292647400001810
并 对双差观测方程进行求解,即可得到基线矢量对应的模糊度参数,式中的A表 示参考站,B表示移动站,i代表参考星,j代表非参考星,
Figure BDA00031292647400001811
代表双差算子。 具体的,
Figure BDA0003129264740000191
代表双差伪距,
Figure BDA0003129264740000192
表示真实的双差卫地距,
Figure BDA0003129264740000193
表示伪距的 噪声,
Figure BDA0003129264740000194
表示载波相位,λ表示载波相位观测值对应的波长,
Figure BDA0003129264740000195
表示相位 的噪声。
步骤S224b:根据第一地固坐标和第一基线矢量得到第二天线在地固坐标系 下的第二地固坐标,根据第一地固坐标和第三基线矢量得到第三天线在地固坐 标系下的第三地固坐标。
作为一种实施方式,通过将第一地固坐标与第一基线矢量相加即可得到第 二天线的在地固坐标系下的第二坐标,通过将第一地固坐标与第三基线矢量相 加,即可得到第三天线在地固坐标系下的坐标。
步骤S230:根据地固坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵对第一地固坐标、 第二地固坐标以及第三地固坐标进行坐标转换计算,得到第一天线、第二天线 以及第三天线分别在水平坐标系下的水平坐标。
作为一种可实施方式,上述步骤S230可以是,第一地固坐标、第二地固坐 标以及第三地固坐标分别与地固坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵相乘,得 到第一天线、第二天线以及第三天线分别在水平坐标系下的水平坐标。
步骤S240:根据第一天线、第二天线和第三天线分别对应的载体坐标、水 平坐标以及地固坐标,得到电子设备的三轴姿态信息以及载体坐标系与地固坐 标系之间的旋转矩阵。
步骤S250:根据第一天线的地固坐标、旋转矩阵、惯性检测器在载体坐标 系下的载体坐标以及第一天线在载体坐标系下的载体坐标,获得惯性检测器在 地固坐标系中的地固坐标。
步骤S260:基于三轴姿态信息、惯性检测器的地固坐标、当前速度以及惯 性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果。
通过采用本申请提供的定位方法,根据第一天线接收到的差分数据,以及 第一天线、第二天线以及第三天线分别接收到的卫星信号,可以准确获得第一 天线、第二天线以及第三天线在地固坐标系下地固坐标。由于三轴姿态信息可 以加速在进行机械惯导编排时编排效率,且基于第一天线、第二天线以及第三 天线分别对应的载体坐标、水平坐标以及地固坐标获得的三轴姿态信息为实时 计算得到,因此更准确可靠,通过基于三轴姿态信息、惯性检测器的地固坐标、 当前速度以及惯性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果 时,可以有效提高获得定位结果的效率,同时有效确保获得的定位结果的可靠 性。
请参阅图15,本申请实施例还提供一种定位方法,该定位方法的执行主体 可以是电子设备中的处理器或与电子设备关联的服务器,电子设备设置有由第 一天线、第二天线、第三天线以及惯性检测器构成的组合导航系统。该定位方 法至少包括步骤S310至步骤S360,详细介绍如下:
步骤S310:获取电子设备的当前速度,以及获取第一天线、第二天线以及 第三天线分别在载体坐标系下的载体坐标、在水平坐标系下的水平坐标以及在 地固坐标系下的地固坐标。
步骤S320:根据第一天线、第二天线和第三天线分别对应的载体坐标、水 平坐标以及地固坐标,得到电子设备的三轴姿态信息以及载体坐标系与地固坐 标系之间的旋转矩阵。
步骤S330:根据第一天线的地固坐标、旋转矩阵、惯性检测器在载体坐标 系下的载体坐标以及第一天线在载体坐标系下的载体坐标,获得惯性检测器在 地固坐标系中的地固坐标。
步骤S340:基于三轴姿态信息、惯性检测器的地固坐标、当前速度以及惯 性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果。
步骤S350:建立组合导航系统的卡尔曼滤波模型,并利用卡尔曼滤波模型 获得惯导误差。
其中,组合导航系统包括第一天线、第二天线、第三天线以及惯性检测器。
上述建立组合导航系统的卡尔曼滤波模型如下:
Figure BDA0003129264740000201
式中,
Figure BDA0003129264740000202
表示地心地固系下的组合导航 系统的位置误差量,
Figure BDA0003129264740000203
表示地心地固系下的组合导航系统的速度误差量,φ表 是姿态误差,bg和ba分别表示陀螺和加速度计的零偏误差,sg和sa分别表示陀螺 和加速度计的比例因子误差。
上述步骤就S350可以是,建立组合导航系统的卡尔曼滤波模型,基于卡 尔曼滤波模型可以获得21维误差模并进行解算得到惯导误差。其中,21维误 差模型为:
Figure RE-GDA0003174042600000214
式中,
Figure RE-GDA0003174042600000215
是卡尔曼滤波模型,F是组合导航系统 的系统矩阵;G为驱动噪声阵;w为驱动白噪声。
步骤S360:利用惯导误差对定位结果进行反馈校正,得到校正后的定位结 果。
作为一种可实施方式,惯导误差包括地心地固系下的组合导航系统的位置 误差量、三轴姿态误差以及地心地固系下的组合导航系统的速度误差量。定位 结果包括位置定位结果、速度定位结果以及三轴姿态定位结果。
利用惯导误差对定位结果进行反馈校正,得到校正后的定位结果包括:根 据位置误差、姿态误差以及速度误差对位置定位结果、速度定位结果以及姿态 定位结果采用预设校正公式进行校正得到校正后的位置定位结果、校正后的速 度定位结果以及校正后的姿态定位结果。
其中,预设校正公式为:
Figure BDA0003129264740000211
式中带有mech的下标表示机械 编排得到的定位结果,r表示校正后的位置定位结果,rmech表示位置定位结果,
Figure BDA0003129264740000212
表示地心地固系下的组合导航系统的位置误差量,vmech表示速度定位结果, v表示校正后的速度定位结果,
Figure BDA0003129264740000213
表示地心地固系下的组合导航系统的速度误 差量,R表示校正后的三轴姿态定位结果,I表示单位矩阵,φ×表示姿态误差的 反对称阵,Rmech表示三轴姿态定位结果。
通过采用本申请提供的定位方法,根据第一天线接收到的差分数据,以及 第一天线、第二天线以及第三天线分别接收到的卫星信号,可以准确获得第一 天线、第二天线以及第三天线在地固坐标系下地固坐标。由于三轴姿态信息可 以加速在进行机械惯导编排时编排效率,且基于第一天线、第二天线以及第三 天线分别对应的载体坐标、水平坐标以及地固坐标获得的三轴姿态信息为实时 计算得到,因此更准确可靠,通过基于三轴姿态信息、惯性检测器的地固坐标、 当前速度以及惯性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果 时,可以有效提高获得定位结果的效率,同时有效确保获得的定位结果的可靠 性。进一步的,通过建立组合导航系统的卡尔曼滤波模型,并利用卡尔曼滤波 模型获得惯导误差,并利用惯导误差对定位结果进行反馈校正,得到校正后的 定位结果,以进一步提升获得的定位结果的可靠性。
为便于在后续校正过程中,提升校正结果的准确性,还可以对惯性检测器 中的加速度计和陀螺仪的零偏和比例因子进行校正。具体的,惯导误差包括惯 性检测器的零偏误差和比例因子误差,定位方法还包括:
利用零偏误差对惯性检测器的初始零偏进行修正得到修正后的初始零偏, 以及利用比例因子误差对惯性检测器的初始比例因子进行修正,得到修正后的 比例因子。
其中,惯性检测器的初始零偏包括陀螺仪的初始零偏和加速度计的初始零 偏,同样的,惯性检测器的初始比例因子包括陀螺仪的初始比例因子和加速度 计的初始比例因子。
具体的,惯导误差还包括陀螺的零偏误差bg、加速度计的零偏误差ba、陀螺 仪比例因子误差sg以及加速度计的比例因子误差sa。利用校正计算式对惯性检测 器的初始零偏和初始比例因子进行修正,得到惯性检测器修正后的零偏和修正 后的比例因子,其中,校正计算式包括:
Figure BDA0003129264740000221
式中,ak-1表示加速度 计的校正后的零偏,ak表示加速度计的校正后的零偏,Sa,k-1为加速度计的初始比 例因子,Sa,k为加速度计的校正后的比例因子,εk-1为陀螺的初始零偏,εk为陀螺 的校正后的零偏,Sε,k-1为陀螺的初始比例因子,Sε,k为陀螺的校正后的比例因子。
应当理解,惯性检测器修正后的零偏和修正后的比例因子会影响与当前时 刻相邻的下一时刻的惯性检测器的输出,例如,会影响下一时刻的速度增量和 角度增量,具体的,下一时刻的速度增量和角度增量可以通过以下计算式获得:
Figure BDA0003129264740000222
式中
Figure BDA0003129264740000223
为下一时刻的带误差速度增量,Δvk+1为下一时刻 的速度增量,ak表示加速度计的校正后的零偏,Δt为当前时刻与下一时刻之间 的时间差,Sa,k为加速度计的校正后的比例因子,
Figure BDA0003129264740000224
为下一时刻的带误差角度 增量,Δωk+1为下一时刻的角速度增量,εk为陀螺的校正后的零偏,Sa,k为加速度 计的校正后的比例因子。
通过采用上述设置,可以实现在导航过程中进行对定位结果进行误差反馈 修正,达到实时修正定位结果目的,从而确保了导航过程中输出的定位结果的 准确性。
请参阅图16,本申请提供了一种定位装置400,应用于电子设备中的处理 器或与电子设备关联的服务器,电子设备设置有由第一天线、第二天线、第三 天线以及惯性检测器构成的组合导航系统,装置400包括:数据获取模块410、 旋转矩阵获得模块420、地固坐标获得模块430以及定位结果获得模块440。
数据获取模块410,用于获取电子设备的当前速度,以及获取第一天线、第 二天线以及第三天线分别在载体坐标系下的载体坐标、在水平坐标系下的水平 坐标以及在地固坐标系下的地固坐标。
作为一种可实施方式,数据获取模块410可以用于根据第一天线接收到的 差分数据,以及第一天线、第二天线以及第三天线分别接收到的卫星信号,获 得第一天线在地固坐标系下的第一地固坐标、第二天线在地固坐标系下的第二 地固坐标以及第三天线在地固坐标系下的第三地固坐标。
在该种实施方式下,数据获取模块410可以包括:第一坐标获取子模块和 第二坐标获取子模块。
第一获取子模块,用于对第一天线接收到的卫星信号和差分数据进行差分 解算,得到第一天线在地固坐标系下的第一地固坐标。
第二坐标获取子模块,用于根据第一天线、第二天线以及第三天线分别接 收到的卫星信号以及第一地固坐标,获得第二天线在地固坐标系下的第二地固 坐标以及第三天线在地固坐标系下的第三地固坐标。
其中,第二坐标获取子模块包括基线解算单元和坐标获取单元。
基线解算单元,用于对第一天线、第二天线以及第三天线在分别接收到的 卫星信号进行基线解算,获得第一天线与第二天线之间的第一基线矢量、第二 天线与第三天线之间的第二基线矢量、第三天线与第一天线之间的第三基线矢 量,其中,第一基线矢量、第二基线矢量以及第三基线矢量的矢量和为零,或 者第一基线矢量、第二基线矢量以及第三基线矢量分别对应的模糊度参数矢量 之和为零。
坐标获取单元,用于根据第一地固坐标和第一基线矢量得到第二天线在地 固坐标系下的第二地固坐标,根据第一地固坐标和第三基线矢量得到第三天线 在地固坐标系下的第三地固坐标。
作为又一种可实施方式,数据获取模块410还包括:载体坐标系建立子模 块和第三坐标获取子模块。
载体坐标系建立子模块,用于建立以第一天线所在位置为坐标原点、以第 一天线、第二天线以及第三天线所在的平面为坐标平面的载体坐标系,其中, 第二天线位于载体坐标系的y轴。
第三坐标获取子模块,用于获取第一天线、第二天线以及第三天线分别在 载体坐标系中的载体坐标。
在该种实施方式下,数据获取模块410还包括:水平坐标系建立子模块和 第四坐标获取子模块。
水平坐标系建立子模块,用于建立以第一天线为原点的水平坐标系。
第四坐标获取子模块,用于根据第一天线、第二天线以及第三天线分别对 应的地固坐标以及地固坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵,获得第二天线和 第三天线分别在水平坐标系中对应的水平坐标。
旋转矩阵获得模块420,用于根据第一天线、第二天线和第三天线分别对应 的载体坐标、水平坐标以及地固坐标,得到电子设备的三轴姿态信息以及载体 坐标系与地固坐标系之间的旋转矩阵。
作为一种可实施方式,若数据获取模块410包括载体坐标系建立子模块、 第三坐标获取子模块、水平坐标系建立子模块以及第四坐标获取子模块,且三 轴姿态信息包括航向角、俯仰角以及横滚角,则旋转矩阵获得模块420包括: 第一角度获得子模块、旋转子模块、第二角度获得子模块以及旋转矩阵获得子 模块。
第一角度获得子模块,用于根据第一天线和第二天线分别对应的水平坐标, 获得电子设备的航向角和俯仰角。
旋转子模块,用于对第三天线对应的水平坐标旋转与俯仰角对应的角度得 到第一水平坐标,对第一水平坐标旋转与转航向角对应的角度得到的第二水平 坐标。
第二角度获得子模块,用于根据第二水平坐标和第三天线对应的载体坐标, 获得电子设备的横滚角。
在一种可实施方式中,第二角度获得子模块具体用于对第二水平坐标和第 三天线对应的载体坐标采用角度计算式进行计算,获得电子设备的横滚角,角 度计算式包括:
Figure BDA0003129264740000251
(x″3,y″3,z″3)为第二水平坐标, (L13sinα,L13cosα,0)为第三天线对应的载体坐标,r为横滚角。
旋转矩阵获得子模块,用于根据航向角、俯仰角以及横滚角,获得载体坐 标系与地固坐标系之间的旋转矩阵。
作为一种可实施方式,旋转矩阵获得子模块包括矩阵建立单元以及矩阵获 得单元。
矩阵建立单元,用于根据航向角、俯仰角以及横滚角,建立载体坐标系与 水平坐标系之间的旋转矩阵。
矩阵获得单元,用于根据载体坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵,以及 水平坐标系与地固坐标系之间的旋转矩阵,获得载体坐标系与地固坐标系之间 的旋转矩阵。
地固坐标获得模块430,用于根据第一天线的地固坐标、旋转矩阵、惯性检 测器和第一天线在载体坐标系下的载体坐标,获得惯性检测器在地固坐标系中 的地固坐标。
在一种可实施方式中,地固坐标获得模块430包括方向矢量获得子模块和 地固坐标获得子模块。
方向矢量获得子模块,用于根据惯性检测器和第一天线分别在载体坐标系 中的载体坐标,获得惯性检测器与第一天线在载体坐标系中的方向矢量。
地固坐标获得子模块,用于根据方向矢量、第一天线的地固坐标以及旋转 矩阵,获得惯性检测器在地固坐标系中的地固坐标。
在一种可实施方式中,地固坐标获得子模块,还用于将所述方向矢量与所 述旋转矩阵相乘得到一乘积结果;将所述乘积结果与所述第一天线在所述地固 坐标系中的地固坐标相加,得到所述惯性检测器在所述地固坐标系中的地固坐 标。
具体的,地固坐标获得子模块还可以用于对方向矢量、第一天线的地固坐 标以及旋转矩阵采用预设坐标计算式进行计算,得到惯性检测器在地固坐标系 中的地固坐标,预设坐标计算式包括:
Figure BDA0003129264740000255
其中,
Figure BDA0003129264740000254
为 第一天线的地固坐标,
Figure BDA0003129264740000261
为惯性检测器在地固坐标系中的地固坐标,
Figure BDA0003129264740000262
为旋 转矩阵,
Figure BDA0003129264740000263
方向矢量。
定位结果获得模块440,用于基于三轴姿态信息、惯性检测器的地固坐标、 当前速度以及惯性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果。
在一种可实施方式中,定位装置400还包括误差获得模块和校正模块。
误差获得模块,用于建立组合导航系统的卡尔曼滤波模型,并利用卡尔曼 滤波模型获得惯导误差。其中,组合导航系统包括第一天线、第二天线、第三 天线以及惯性检测器
校正模块,用于利用惯导误差对定位结果进行反馈校正,得到校正后的定 位结果。
在一种可实施方式中,惯导误差包括惯性检测器的零偏误差和比例因子误 差,定位装置400还包括参数修正模块。
参数修正模块,还用于利用零偏误差对惯性检测器的初始零偏进行修正得 到修正后的初始零偏,以及利用比例因子误差对惯性检测器的初始比例因子进 行修正,得到修正后的比例因子。
需要说明的是,本申请中装置400实施例与前述方法实施例是相互对应的, 装置400实施例中具体的原理可以参见前述方法实施例中的内容,此处不再赘 述。
下面将结合17对本申请提供的一种电子设备100进行说明。
请参阅图17,基于上述实施例提供的定位方法,本申请实施例还提供的一 种可以执行前述方法的电子设备100,该电子设备100可以为智能手机、平板电 脑、计算机、车辆、轮船或飞机等设备。作为一种方式,电子设备100可以是 如图1所示的车辆中的车载设备。
电子设备100包括处理器102、存储器104以及组合导航系统110。且处理 器102与存储器104以及组合导航系统110中的天线和惯性检测器分别连接。 其中,该存储器104中存储有可以执行前述实施例中内容的程序,而处理器102 可以执行该存储器104中存储的程序。
其中,处理器102可以包括一个或者多个用于处理数据的核以及消息矩阵 单元。处理器102利用各种接口和线路连接整个电子设备100内的各个部分, 通过运行或执行存储在存储器104内的指令、程序、代码集或指令集,以及调 用存储在存储器104内的数据,执行电子设备100的各种功能和处理数据。
可选地,处理器102可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、可编程逻辑阵 列(Programmable Logic Array,PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器 102可集成中央处理器102(Central Processing Unit,CPU)、图像处理器102 (Graphics ProcessingUnit,GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其 中,CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等;GPU用于负责显示内容 的渲染和绘制;调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是,上述调制解调 器也可以不集成到处理器102中,单独通过一块通信芯片进行实现。
组合导航系统110利用计算机和数据处理技术把具有不同特点的导航设备 组合在一起的导航系统,在本实施例中,组合导航系统110由第一天线、第二 天线、第三天线以及惯性检测器构成。
存储器104可以包括随机存储器104(Random Access Memory,RAM), 也可以包括只读存储器104(Read-Only Memory)。存储器104可用于存储指令、 程序、代码、代码集或指令集。存储器104可包括存储程序区和存储数据区, 其中,存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于实现至少一个功能的 指令等。存储数据区还可以存储电子设备100在使用中所获取的数据。
电子设备100还可以包括网络模块106,网络模块106用于接收以及发送电 磁波,实现电磁波与电信号的相互转换,从而与通讯网络或者其他设备进行通 讯,例如和音频播放设备进行通讯。网络模块106可包括各种现有的用于执行 这些功能的电路元件,例如,天线、射频收发器、数字信号处理器102、加密/ 解密芯片、用户身份模块(SIM)卡、存储器104等等。网络模块106可与各种 网络如互联网、企业内部网、无线网络进行通讯或者通过无线网络与其他设备 进行通讯。上述的无线网络可包括蜂窝式电话网、无线局域网或者城域网。
在一些实施例中,电子设备100还可以包括有:外设接口108和至少一个 外围设备。处理器102、存储器104和外设接口108之间可以通过总线或信号线 相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外设接口108连接。具 体地,外围设备包括:射频组件112、摄像头114、音频组件116以及显示屏118 等中的至少一种
外设接口108可被用于将I/O(Input/Output,输入/输出)相关的至少一个外围 设备连接到处理器102和存储器104。在一些实施例中,处理器102、存储器104 和外设接口108被集成在同一芯片或电路板上;在一些其他实施例中,处理器 102、存储器104和外设接口108中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路 板上实现,本申请实施例对此不加以限定。
射频组件112用于接收和发射RF(Radio Frequency,射频)信号,也称电磁 信号。射频组件112通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射 频组件112将电信号转换为电磁信号进行发送,或者,将接收到的电磁信号转 换为电信号。可选地,射频组件112包括:天线系统、RF收发器、一个或多个 放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器102、编解码芯片组、用户身份模块 卡等等。射频组件112可以通过至少一种无线通信协议来与其它终端进行通信。 该无线通信协议包括但不限于:万维网、城域网、内联网、各代移动通信网络(2G、 3G、4G及5G)、无线局域网和/或WiFi(Wireless Fidelity,无线保真)网络。在一 些实施例中,射频组件112还可以包括NFC(Near Field Communication,近距离 无线通信)有关的电路,本申请对此不加以限定。
摄像头114用于采集图像或视频。可选地,摄像头114包括前置摄像头114 和后置摄像头114。通常,前置摄像头114设置在电子设备100的前面板,后置 摄像头114设置在电子设备100的背面。在一些实施例中,后置摄像头114为 至少两个,分别为主摄像头114、景深摄像头114、广角摄像头114、长焦摄像 头114中的任意一种,以实现主摄像头114和景深摄像头114融合实现背景虚化 功能、主摄像头114和广角摄像头114融合实现全景拍摄以及VR(Virtual Reality, 虚拟现实)拍摄功能或者其它融合拍摄功能。在一些实施例中,摄像头114还可 以包括闪光灯。闪光灯可以是单色温闪光灯,也可以是双色温闪光灯。双色温闪光灯是指暖光闪光灯和冷光闪光灯的组合,可以用于不同色温下的光线补偿。
音频组件116可以包括麦克风和扬声器。麦克风用于采集用户及环境的声 波,并将声波转换为电信号输入至处理器102进行处理,或者输入至射频组件 112以实现语音通信。出于立体声采集或降噪的目的,麦克风可以为多个,分别 设置在电子设备100的不同部位。麦克风还可以是阵列麦克风或全向采集型麦 克风。扬声器则用于将来自处理器102或射频组件112的电信号转换为声波。 扬声器可以是传统的薄膜扬声器,也可以是压电陶瓷扬声器。当扬声器是压电 陶瓷扬声器时,不仅可以将电信号转换为人类可听见的声波,也可以将电信号 转换为人类听不见的声波以进行测距等用途。在一些实施例中,音频组件116 还可以包括耳机插孔。
显示屏118用于显示UI(User Interface,用户界面)。该UI可以包括图形、 文本、图标、视频及其它们的任意组合。当显示屏118是触摸显示屏118时, 显示屏118还具有采集在显示屏118的表面或表面上方的触摸信号的能力。该 触摸信号可以作为控制信号输入至处理器102进行处理。此时,显示屏118还 可以用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘,也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例 中,显示屏118可以为一个,设置电子设备100的前面板;在另一些实施例中, 显示屏118可以为至少两个,分别设置在电子设备100的不同表面或呈折叠设 计;在又一些实施例中,显示屏118可以是柔性显示屏118,设置在电子设备 100的弯曲表面上或折叠面上。甚至,显示屏118还可以设置成非矩形的不规则 图形,也即异形屏。显示屏118可以采用LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示 屏)、OLED(Organic Light-Emitting Diode,机发光二极管)等材质制备。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质。该计算机可读介质中存储 有程序代码,程序代码可被处理器调用执行上述方法实施例中所描述的方法。
计算机可读存储介质可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存 储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。可选地,计算机可读存 储介质包括非易失性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。计算机可读存储介质具有执行上述方法中的任何方法步骤的程序代 码的存储空间。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者 写入到这一个或者多个计算机程序产品中。程序代码可以例如以适当形式进行 压缩。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品或计算机程序,该计算机程序 产品或计算机程序包括计算机指令,该计算机指令存储在计算机可读存储介质 中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令,处理器执 行该计算机指令,使得该计算机设备执行上述各种可选实现方式中描述的方法。
综上,本申请提供的一种定位方法、装置、电子设备及存储介质,通过根 据第一天线、第二天线和第三天线分别对应的载体坐标、水平坐标以及地固坐 标,可以准确得到三轴姿态信息(三个方向上的姿态信息)以及载体坐标系与 地固坐标系之间的旋转矩阵,此外,由于三轴姿态信息可以加速在进行机械惯 导编排时编排效率,因此,通过基于三轴姿态信息、惯性检测器的地固坐标、 当前速度以及惯性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果 时,可以有效提高获得定位结果的效率,同时有效确保获得的定位结果的可靠 性。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限 制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员 当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中 部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不驱使相应技术方案的 本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1.一种定位方法,其特征在于,所述方法包括:
获取电子设备的当前速度,以及获取第一天线、第二天线以及第三天线分别在载体坐标系下的载体坐标、在水平坐标系下的水平坐标以及在地固坐标系下的地固坐标;
根据所述第一天线、第二天线和第三天线分别对应的载体坐标、水平坐标以及地固坐标,得到所述电子设备的三轴姿态信息以及所述载体坐标系与所述地固坐标系之间的旋转矩阵;
根据惯性检测器在载体坐标系下的载体坐标、所述第一天线的地固坐标、所述旋转矩阵以及所述第一天线在载体坐标系下的载体坐标,获得所述惯性检测器在所述地固坐标系中的地固坐标;
基于所述三轴姿态信息、所述惯性检测器的地固坐标、所述当前速度以及所述惯性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获取所述第一天线、第二天线以及第三天线分别在地固坐标系下的地固坐标,包括:
根据第一天线接收到的差分数据,以及所述第一天线、第二天线以及第三天线分别接收到的卫星信号,获得所述第一天线在地固坐标系下的第一地固坐标、第二天线在所述地固坐标系下的第二地固坐标以及第三天线在所述地固坐标系下的第三地固坐标。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据第一天线接收到的差分数据,以及所述第一天线、第二天线以及第三天线分别接收到的卫星信号,获得所述第一天线在地固坐标系下的第一地固坐标、第二天线在所述地固坐标系下的第二地固坐标以及第三天线在所述地固坐标系下的第三地固坐标,包括:
对所述第一天线接收到的卫星信号和差分数据进行差分解算,得到所述第一天线在地固坐标系下的第一地固坐标;
根据所述第一天线、第二天线以及第三天线分别接收到的卫星信号以及所述第一地固坐标,获得第二天线在所述地固坐标系下的第二地固坐标以及第三天线在所述地固坐标系下的第三地固坐标。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,根据所述第一天线、第二天线以及第三天线分别接收到的卫星信号以及所述第一地固坐标,获得第二天线在所述地固坐标系下的第二地固坐标以及第三天线在所述地固坐标系下的第三地固坐标,包括:
对第一天线、第二天线以及第三天线在分别接收到的卫星信号进行基线解算,获得第一天线与第二天线之间的第一基线矢量、第二天线与第三天线之间的第二基线矢量、第三天线与第一天线之间的第三基线矢量,其中,所述第一基线矢量、第二基线矢量以及第三基线矢量的矢量和为零,或者所述第一基线矢量、第二基线矢量以及第三基线矢量分别对应的模糊度参数矢量之和为零;
根据所述第一地固坐标和第一基线矢量得到所述第二天线在所述地固坐标系下的第二地固坐标,根据所述第一地固坐标和第三基线矢量得到所述第三天线在所述地固坐标系下的第三地固坐标。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获取所述第一天线、第二天线以及第三天线分别在载体坐标系下的载体坐标包括:
建立以第一天线所在位置为坐标原点,以第一天线、第二天线以及第三天线所在的平面为坐标平面的载体坐标系,其中,第二天线位于所述载体坐标系的y轴;
获取所述第一天线、第二天线以及第三天线分别在所述载体坐标系中的载体坐标。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,获取所述第一天线、第二天线以及第三天线分别水平坐标系下的水平坐标,包括;
建立以第一天线为原点的水平坐标系;
根据所述第一天线、第二天线以及第三天线分别对应的地固坐标以及地固坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵,获得所述第二天线和第三天线分别在所述水平坐标系中对应的水平坐标。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述三轴姿态信息包括航向角、俯仰角以及横滚角,根据所述第一天线、第二天线和第三天线分别对应的载体坐标、水平坐标以及地固坐标,得到所述电子设备的三轴姿态信息以及所述载体坐标系与所述地固坐标系之间的旋转矩阵,包括:
根据所述第一天线和第二天线分别对应的水平坐标,获得所述电子设备的航向角和俯仰角;
对所述第三天线对应的水平坐标旋转与俯仰角对应的角度得到第一水平坐标,对所述第一水平坐标旋转与转航向角对应的角度得到的第二水平坐标;
根据所述第二水平坐标和所述第三天线对应的载体坐标,获得所述电子设备的横滚角;
根据所述航向角、俯仰角以及横滚角,获得所述载体坐标系与所述地固坐标系之间的旋转矩阵。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,根据所述航向角、俯仰角以及横滚角,获得所述载体坐标系与所述地固坐标系之间的旋转矩阵,包括:
根据所述航向角、俯仰角以及横滚角,建立所述载体坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵;
根据所述载体坐标系与水平坐标系之间的旋转矩阵,以及所述水平坐标系与所述地固坐标系之间的旋转矩阵,获得所述载体坐标系与所述地固坐标系之间的旋转矩阵。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据惯性检测器在载体坐标系下的载体坐标、所述第一天线的地固坐标、所述旋转矩阵以及所述第一天线在载体坐标系下的载体坐标,获得所述惯性检测器在所述地固坐标系中的地固坐标,包括:
根据惯性检测器在载体坐标系下的载体坐标和所述第一天线分别在载体坐标系中的载体坐标,获得所述惯性检测器与所述第一天线在所述载体坐标系中的方向矢量;
根据所述方向矢量、所述第一天线的地固坐标以及所述旋转矩阵,获得所述惯性检测器在所述地固坐标系中的地固坐标。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,根据所述方向矢量、所述第一天线的地固坐标以及所述旋转矩阵,获得所述惯性检测器在所述地固坐标系中的地固坐标,包括:
将所述方向矢量与所述旋转矩阵相乘得到一乘积结果;
将所述乘积结果与所述第一天线在所述地固坐标系中的地固坐标相加,得到所述惯性检测器在所述地固坐标系中的地固坐标。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
建立组合导航系统的卡尔曼滤波模型,并利用所述卡尔曼滤波模型获得惯导误差,其中,所述组合导航系统包括所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线以及所述惯性检测器;
利用所述惯导误差对所述定位结果进行反馈校正,得到校正后的定位结果。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述惯导误差包括惯性检测器的零偏误差和比例因子误差,所述方法还包括:
利用所述零偏误差对所述惯性检测器的初始零偏进行修正得到修正后的初始零偏,以及利用所述比例因子误差对所述惯性检测器的初始比例因子进行修正,得到修正后的比例因子。
13.一种定位装置,其特征在于,所述装置包括:
数据获取模块,用于获取电子设备的当前速度,以及获取第一天线、第二天线以及第三天线分别在载体坐标系下的载体坐标、在水平坐标系下的水平坐标以及在地固坐标系下的地固坐标;
旋转矩阵获得模块,用于根据所述第一天线、第二天线和第三天线分别对应的载体坐标、水平坐标以及地固坐标,得到所述电子设备的三轴姿态信息以及所述载体坐标系与所述地固坐标系之间的旋转矩阵;
地固坐标获得模块,用于根据惯性检测器在载体坐标系下的载体坐标、所述第一天线的地固坐标、所述旋转矩阵以及所述第一天线在载体坐标系下的载体坐标,获得所述惯性检测器在所述地固坐标系中的地固坐标;
定位结果获得模块,用于基于所述三轴姿态信息、所述惯性检测器的地固坐标、所述当前速度以及所述惯性检测器检测到的惯性数据进行惯导机械编排,得到定位结果。
14.一种电子设备,其特征在于,包括处理器以及存储器;一个或多个程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行以实现权利要求1-12中任意一项所述的方法。
15.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有程序代码,其中,在所述程序代码被处理器运行时执行权利要求1-12中任意一项所述的方法。
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