CN115615430B - 基于捷联惯导的定位数据修正方法及系统 - Google Patents

基于捷联惯导的定位数据修正方法及系统 Download PDF

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CN115615430B CN202211644231.7A CN202211644231A CN115615430B CN 115615430 B CN115615430 B CN 115615430B CN 202211644231 A CN202211644231 A CN 202211644231A CN 115615430 B CN115615430 B CN 115615430B
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Abstract

本发明涉及惯性导航领域，公开了一种基于捷联惯导的定位数据修正方法及系统，用于提高对基于捷联惯导的定位数据进行误差修正的准确率。该方法包括：根据目标载体与里程计装置进行载体坐标系构建，得到目标载体坐标系，通过里程计装置进行脉冲数据采集，得到里程脉冲矩阵；通过惯性测量单元信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系；基于目标载体坐标系、目标导航坐标系及惯性测量单元信息进行夹角矩阵分析，得到目标夹角矩阵；对惯性测量单元进行姿态矩阵计算，得到目标姿态矩阵，并对目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度；对目标载体进行载体位置分析，得到目标载体位置。

Description

基于捷联惯导的定位数据修正方法及系统
技术领域
本发明涉及惯性导航技术领域，尤其涉及一种基于捷联惯导的定位数据修正方法及系统。
背景技术
捷联惯导系统是一种为载体提供实时姿态、速度和位置信息的导航系统，结合车载里程计构成惯导里程计组合导航系统，在车辆定位定向导航装置中广泛应用，惯导里程计组合导航系统中利用惯性测量单元和车载里程计构成航位推算子系统，在惯导里程计组合导航系统中的航位推算子系统需要利用惯性测量单元提供的姿态航向信息，将车载里程计测量到的车辆位移增量脉冲信息转换到导航坐标系下的车辆位移数据，得到导航坐标系内位移增量，再经过积分，得到车辆定位信息。由于惯性测量单元安装在车辆底盘上，惯性测量单元前轴指向与车辆自身前进方向存在方位安装夹角，惯性测量单元水平靠面与车辆底盘之间存在俯仰安装夹角。
目前在车辆定位计算时，车载里程计的原始测量信息需要经过分别计算上述两个安装夹角的修正，从车体系转换到IMU的载体系才能结合IMU姿态航向信息进行车辆定位，计算过程繁琐，计算结果可靠性差，导致车辆定位不准确。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于捷联惯导的定位数据修正方法及系统，解决了对基于捷联惯导的定位数据进行误差修正的效率及准确率较低的技术问题。
本发明提供了一种基于捷联惯导的定位数据修正方法，包括：根据预置的目标载体与预置的里程计装置进行载体坐标系构建，得到目标载体坐标系，并通过所述里程计装置进行脉冲数据采集，得到里程脉冲矩阵；通过预设的惯性测量单元信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系；基于所述目标载体坐标系、目标导航坐标系及所述惯性测量单元信息进行测量单元夹角矩阵分析，得到目标夹角矩阵；对所述惯性测量单元进行实时姿态矩阵计算，得到目标姿态矩阵，并对所述目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及所述里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度；通过所述目标载体速度对所述目标载体进行载体位置分析，得到目标载体位置。
本发明提供的基于捷联惯导的定位数据修正方法，通过执行步骤，服务器根据目标载体与里程计装置进行载体坐标系构建，得到目标载体坐标系，通过里程计装置进行脉冲数据采集，得到里程脉冲矩阵；通过惯性测量单元信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系，基于目标载体坐标系、目标导航坐标系及惯性测量单元信息进行夹角矩阵分析，需要说明的是，在本申请方案中，在服务器对方位安装夹角和俯仰安装夹角进行夹角矩阵分析的计算过程中，采用双位移矢量方案，通过一次实验，同时计算两个安装夹角，得到目标夹角矩阵，可以提升数据处理的效率，进一步的，服务器对惯性测量单元进行姿态矩阵计算，得到目标姿态矩阵，并对目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度，进而服务器对目标载体进行载体位置分析，得到目标载体位置，从而在将目标载体的位置信息从目标载体坐标系转换到目标导航坐标系时，提升了数据处理的效率及准确率，并进一步提升定位数据修正的准确率与效率。
根据本发明中所述根据预置的目标载体与预置的里程计装置进行载体坐标系构建，得到目标载体坐标系，并通过所述里程计装置进行脉冲数据采集，得到里程脉冲矩阵步骤，包括：对所述里程计装置进行位置分析，确定里程计位置信息；通过所述里程计位置信息进行坐标系原点映射，得到载体坐标系原点坐标；对所述目标载体进行载体前进方向分析，得到目标前进方向；通过所述载体坐标系原点坐标及所述目标前进方向进行坐标系构建，得到目标载体坐标系；基于预设的时间区间，通过所述里程计装置进行脉冲输出值计算，得到里程脉冲矩阵。
根据本发明中所述通过预设的惯性测量单元信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系步骤，包括：通过所述惯性测量单元信息对所述目标载体进行测量单元位置分析，确定对应的惯性测量单元安装位置信息；通过所述惯性测量单元安装位置信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系。
根据本发明中所述基于所述目标载体坐标系、目标导航坐标系及所述惯性测量单元信息进行测量单元夹角矩阵分析，得到目标夹角矩阵步骤，包括：基于所述惯性测量单元信息，对所述目标载体坐标系及所述目标导航坐标系进行偏差角度分析，得到方位安装夹角信息及俯仰安装夹角信息；对所述方位安装夹角信息及所述俯仰安装夹角信息进行矩阵生成，得到目标夹角矩阵。
根据本发明中所述对所述方位安装夹角信息及所述俯仰安装夹角信息进行矩阵生成，得到目标夹角矩阵步骤，包括：基于所述方位安装夹角信息及所述俯仰安装夹角信息，通过预置的参考矢量数据库进行参考矢量匹配，得到第一位移参考矢量及第二位移参考矢量；分别对所述第一位移参考矢量及所述第二位移参考矢量进行里程计算，得到与所述第一位移参考矢量对应的第一矢量里程以及与所述第二位移参考矢量对应的第二矢量里程；根据所述第一矢量里程及所述第二矢量里程构建目标线性方程组；通过所述目标线性方程组进行矩阵计算，得到目标夹角矩阵。
根据本发明中所述对所述惯性测量单元进行实时姿态矩阵计算，得到目标姿态矩阵，并对所述目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及所述里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度步骤，包括：
通过预置的姿态矩阵计算函数对所述惯性测量单元进行矩阵计算，得到目标姿态矩阵，其中，所述姿态矩阵计算函数如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为目标姿态矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为目标载体坐标系相对于预置的惯性坐标系的角 速度在目标载体坐标系内的投影，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为目标导航坐标系相对于预置的惯性坐标系的角速 度在目标导航坐标系内的投影；
通过预置的里程计速度计算函数对所述目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及所述里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度，其中，所述里程计速度计算函数如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为目标载体速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为目标姿态矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为目标夹角矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为里程 脉冲矩阵。
根据本发明中所述通过所述目标载体速度对所述目标载体进行载体位置分析，得到目标载体位置步骤，包括：对所述目标载体速度进行矢量投影，得到速度矢量分量集合；分别对所述速度矢量分量集合中每一所述速度矢量分量进行位移分析，得到与每一所述速度矢量分量对应的位移数据；通过与每一所述速度矢量分量对应的位移数据进行载体位置分析，得到目标载体位置。
本发明实施例还提供了一种基于捷联惯导的定位数据修正系统，包括：
数据采集模块，用于根据预置的目标载体与预置的里程计装置进行载体坐标系构建，得到目标载体坐标系，并通过所述里程计装置进行脉冲数据采集，得到里程脉冲矩阵；
坐标构建模块，用于通过预设的惯性测量单元信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系；
矩阵分析模块，用于基于所述目标载体坐标系、目标导航坐标系及所述惯性测量单元信息进行测量单元夹角矩阵分析，得到目标夹角矩阵；
速度计算模块，用于对所述惯性测量单元进行实时姿态矩阵计算，得到目标姿态矩阵，并对所述目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及所述里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度；
位置分析模块，用于通过所述目标载体速度对所述目标载体进行载体位置分析，得到目标载体位置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例中基于捷联惯导的定位数据修正方法的流程图；
图2为本发明实施例中进行测量单元夹角矩阵分析的流程图；
图3为本发明实施例中对惯性测量单元进行实时姿态矩阵计算的流程图；
图4为本发明实施例中对目标载体进行载体位置分析的流程图；
图5为本发明实施例中基于捷联惯导的定位数据修正系统的示意图。
附图标记：
501、数据采集模块；502、坐标构建模块；503、矩阵分析模块；504、速度计算模块；505、位置分析模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
为便于理解，下面对本发明实施例的具体流程进行描述，请参阅图1，图1是本发明实施例的基于捷联惯导的定位数据修正方法的流程图，如图1所示，该流程图包括以下步骤：
步骤S101：根据预置的目标载体与预置的里程计装置进行载体坐标系构建，得到目标载体坐标系，并通过里程计装置进行脉冲数据采集，得到里程脉冲矩阵；
可以理解的是，本发明的执行主体可以为基于捷联惯导的定位数据修正系统，还可以是终端或者服务器，具体此处不做限定。本发明实施例以服务器为执行主体为例进行说明。
需要说明的是，在进行载体坐标系构建时，需要保证目标载体在正常行驶时，载体 车轮能够紧贴路面，同时无打滑、滑行和弹跳等情况，进一步的，服务器根据该里程计装置 进行目标载体前进方向确定，需要说明的是，该里程计装置可以测量沿目标载体正前方向 的速度，因此，根据该里程计装置测量的速度矢量的方向，确定沿目标载体的正前方向，同 时通过该里程计装置在目标载体的位置确定坐标原点，取目标载体的正前方向所在的直线 为
Figure DEST_PATH_IMAGE010
轴，
Figure 29141DEST_PATH_IMAGE010
轴指向目标载体前向，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
轴垂直于地平面向上，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
轴指向目标载体右 向，进而得到目标载体坐标系，并记为m坐标系，同时服务器对里程计装置输出的速度脉冲 数据进行采集，得到里程脉冲矩阵，具体的，里程计装置的脉冲输出矩阵记为
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，并基于该 目标载体坐标系对该脉冲输出矩阵进行矩阵转换，则得到在目标载体坐标系的里程脉冲矩 阵，如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
目标载体为在目标载体坐标系的里程脉冲矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为里程计装置的输 出的脉冲输出矩阵，T为矩阵转置符号。
步骤S102：通过预设的惯性测量单元信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系；
需要说明的是，其中惯性测量单元是测量目标载体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置，在本申请实施例中，该惯性测量单元信息包括惯性测量单元在该目标载体中的安装位置及安装夹角信息，其中，需要说明的是，由于惯性测量单元安装在目标载体的底盘上，惯性测量单元前轴指向与目标载体自身前进方向存在方位安装夹角，惯性测量单元水平靠面与目标载体底盘之间存在俯仰安装夹角，则该安装夹角信息包括方位安装夹角信息及俯仰安装夹角信息，进一步的，服务器根据该惯性测量单元的安装位置进行导航坐标系构建，具体的，基于该惯性测量单元的位置信息确定导航坐标系的坐标原点，同时根据目标载体的前进方向及垂直于地平面向上的方向确定该导航坐标系的坐标轴信息，确定目标导航坐标系。
步骤S103：基于目标载体坐标系、目标导航坐标系及惯性测量单元信息进行测量单元夹角矩阵分析，得到目标夹角矩阵；
需要说明的是，该目标载体坐标系与目标导航坐标系存在夹角，该夹角包括方位 安装夹角及俯仰安装夹角，进一步的，服务器首先对目标载体坐标系及目标导航坐标系进 行夹角分析，确定方位安装夹角
Figure DEST_PATH_IMAGE017
及俯仰安装夹角
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，进一步的，服务器根据该方位安装 夹角
Figure DEST_PATH_IMAGE019
及俯仰安装夹角
Figure DEST_PATH_IMAGE020
确定目标夹角矩阵
Figure 182167DEST_PATH_IMAGE008
。
步骤S104：对惯性测量单元进行实时姿态矩阵计算，得到目标姿态矩阵，并对目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度；
具体的，服务器通过该惯性测量单元对目标载体的姿态矩阵进行计算，具体的，服务器结合惯性测量单元中的加速度计和陀螺仪的测量输出进行姿态矩阵的计算，其中，加速度计作为静态水平面（即竖直方向）的长期参考，通过加速度计输出的数据与陀螺仪测量的角度变化数据进行融合，得到目标姿态矩阵，进一步的，服务器对目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度。
步骤S105：通过目标载体速度对目标载体进行载体位置分析，得到目标载体位置。
具体的，对该目标载体速度进行速度分量计算，得到三个方向的速度分量，进而服务器根据该三个方向的速度分量进行积分运算，得到目标位移距离，最终，服务器根据该目标位移距离及目标载体的初始位置数据进行载体位置分析，得到目标载体位置。
通过执行上述步骤，服务器根据目标载体与里程计装置进行载体坐标系构建，得到目标载体坐标系，通过里程计装置进行脉冲数据采集，得到里程脉冲矩阵；通过惯性测量单元信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系，基于目标载体坐标系、目标导航坐标系及惯性测量单元信息进行夹角矩阵分析，需要说明的是，在本申请方案中，在服务器对方位安装夹角和俯仰安装夹角进行夹角矩阵分析的计算过程中，采用双位移矢量方案，通过一次实验，同时计算两个安装夹角，得到目标夹角矩阵，可以提升数据处理的效率，进一步的，服务器对惯性测量单元进行姿态矩阵计算，得到目标姿态矩阵，并对目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度，进而服务器对目标载体进行载体位置分析，得到目标载体位置，从而在将目标载体的位置信息从目标载体坐标系转换到目标导航坐标系时，提升了数据处理的效率及准确率，并进一步提升定位数据修正的准确率与效率。
在一具体实施例中，执行步骤S101的过程可以具体包括如下步骤：
（1）对里程计装置进行位置分析，确定里程计位置信息；
（2）通过里程计位置信息进行坐标系原点映射，得到载体坐标系原点坐标；
（3）对目标载体进行载体前进方向分析，得到目标前进方向；
（4）通过载体坐标系原点坐标及目标前进方向进行坐标系构建，得到目标载体坐标系；
（5）基于预设的时间区间，通过里程计装置进行脉冲输出值计算，得到里程脉冲矩阵。
具体的，服务器对里程计装置进行位置确定，得到该里程计装置在目标载体中安 装的位置信息，确定该里程计位置信息，进一步的，服务器以该里程计位置信息坐标为第一 待构建坐标系的坐标原点，同时设置该里程计位置所对应的坐标原点坐标为（0,0,0），进一 步的，由于该里程计装置测量数据为目标载体的速度矢量，根据该速度矢量的方向，确定出 沿目标载体的正前方向，同时取目标载体的正前方向所在的直线为
Figure DEST_PATH_IMAGE021
轴，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
轴指向目 标载体前向，
Figure 86538DEST_PATH_IMAGE011
轴垂直于地平面向上，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
轴指向目标载体右向，进而得到目标载体坐标 系，并记为m坐标系，得到目标载体坐标系，最终，服务器基于预设的时间区间，通过里程计 装置进行脉冲输出值计算，得到里程脉冲矩阵，其中，需要说明的是，该预设的时间区间为 人工定义的，可以根据不同的情况设置不同的时间区间，进一步的，服务器通过该里程计装 置进行脉冲输出值计算，得到里程脉冲矩阵。
需要说明的是，在服务器通过该里程计装置进行脉冲输出值计算时，首先服务器 对该里程计装置输出的脉冲数值进行采集，得到里程计装置的输出的脉冲输出矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，并 基于该目标载体坐标系对该脉冲输出矩阵进行矩阵转换，则得到在目标载体坐标系的里程 脉冲矩阵，如下所示：
Figure 373425DEST_PATH_IMAGE014
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
目标载体为在目标载体坐标系的里程脉冲矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
为里程计装置的输 出的脉冲输出矩阵，T为矩阵转置符号。
在一具体实施例中，执行步骤S102的过程可以具体包括如下步骤：
（1）通过惯性测量单元信息对所述目标载体进行测量单元位置分析，确定对应的惯性测量单元安装位置信息；
（2）通过惯性测量单元安装位置信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系。
具体的，服务器对惯性测量单元进行位置确定，得到该惯性测量单元在目标载体中安装的位置信息，确定该测量单元安装位置信息，进一步的，服务器以该测量单元安装位置信息确定第二待构建坐标系的坐标原点，同时设置该测量单元安装位置所对应的点为坐标原点，同时根据该测量单元安装位置信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系。
在一具体实施例中，如图2所示，执行步骤S103的过程可以具体包括如下步骤：
S201：基于惯性测量单元信息，对目标载体坐标系及目标导航坐标系进行偏差角度分析，得到方位安装夹角信息及俯仰安装夹角信息；
S202：对方位安装夹角信息及俯仰安装夹角信息进行矩阵生成，得到目标夹角矩阵。
具体的，服务器基于该惯性测量单元信息中的安装位置信息对目标载体坐标系及目标导航坐标系进行偏差角度分析，其中，服务器首先对该惯性测量单元在目标载体坐标系中的位置进行基准线分析，确定对应的角度计算基准线，进一步的，服务器根据该角度计算基准线对该惯性测量单元在目标导航坐标系中的位置进行角度分析，确定方位安装夹角信息及俯仰安装夹角信息，最终服务器对方位安装夹角信息及俯仰安装夹角信息进行矩阵生成，得到目标夹角矩阵。
在一具体实施例中，执行步骤S202的过程可以具体包括如下步骤：
（1）基于方位安装夹角信息及俯仰安装夹角信息，通过预置的参考矢量数据库进行参考矢量匹配，得到第一位移参考矢量及第二位移参考矢量；
（2）分别对第一位移参考矢量及第二位移参考矢量进行里程计算，得到与第一位移参考矢量对应的第一矢量里程以及与第二位移参考矢量对应的第二矢量里程；
（3）根据第一矢量里程及第二矢量里程构建目标线性方程组；
（4）通过目标线性方程组进行矩阵计算，得到目标夹角矩阵。
具体的，服务器在计算目标夹角矩阵时，首先基于方位安装夹角信息及俯仰安装 夹角信息，通过预置的参考矢量数据库进行参考矢量匹配，得到第一位移参考矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE027
及第 二位移参考矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE028
，需要说明的是，该第一位移参考矢量与第二位移参考矢量为两条不共 线的位移矢量，此时先假设方位安装夹角信息及俯仰安装夹角为0，得到两条位移矢量的里 程推算测量值
Figure DEST_PATH_IMAGE029
和
Figure DEST_PATH_IMAGE030
，利用上述第一位移参考矢量
Figure 125480DEST_PATH_IMAGE027
及第二位移参考矢量
Figure 237356DEST_PATH_IMAGE028
，构造线性 方程组，可以一次性求解出目标夹角矩阵
Figure 160182DEST_PATH_IMAGE008
，计算过程简便高效，该线性方程组如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE031
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
为第一位移参考矢量，
Figure 985180DEST_PATH_IMAGE028
为第二位移参考矢量，
Figure 185218DEST_PATH_IMAGE029
为与第一位移参考矢 量对应的里程推算值，
Figure 850685DEST_PATH_IMAGE030
为与第二位移参考矢量对应的里程推算值，
Figure 136173DEST_PATH_IMAGE008
为目标夹角矩阵。 进一步的，服务器对该线性方程组求解，可得目标夹角矩阵
Figure 794556DEST_PATH_IMAGE008
，其中，该目标夹角矩阵为
Figure DEST_PATH_IMAGE033
。
在一具体实施例中，如图3所示，执行步骤S104的过程可以具体包括如下步骤：
S301：通过预置的姿态矩阵计算函数对惯性测量单元进行矩阵计算，得到目标姿态矩阵，其中，姿态矩阵计算函数如下所示：
Figure 521204DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
为目标姿态矩阵，
Figure 45988DEST_PATH_IMAGE003
为目标载体坐标系相对于预置的惯性坐标系的角 速度在目标载体坐标系内的投影，
Figure DEST_PATH_IMAGE035
为目标导航坐标系相对于预置的惯性坐标系的角速 度在目标导航坐标系内的投影；
S302：通过预置的里程计速度计算函数对目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度，其中，里程计速度计算函数如下所示：
Figure 740144DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
为目标载体速度，
Figure 110208DEST_PATH_IMAGE034
为目标姿态矩阵，
Figure 550416DEST_PATH_IMAGE008
为目标夹角矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
为里程 脉冲矩阵。
本方案步骤中，通过预置的姿态矩阵计算函数对惯性测量单元进行矩阵计算，得到目标姿态矩阵，通过预置的里程计速度计算函数对目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度，可以同时计算两个安装夹角，一步完成两个安装夹角的修正，从目标载体坐标系转换到目标导航坐标系，提升了数据处理的效率。
在一具体实施例中，如图4所示，执行步骤S105的过程可以具体包括如下步骤：
S401：对目标载体速度进行矢量投影，得到速度矢量分量集合；
S402：分别对速度矢量分量集合中每一速度矢量分量进行位移分析，得到与每一速度矢量分量对应的位移数据；
S403：通过与每一速度矢量分量对应的位移数据进行载体位置分析，得到目标载体位置。
具体的，服务器通过位置推算算法解算目标载体速度的矢量投影，得到速度矢量 分量集合，其中，服务器在通过位置推算算法解算目标载体速度的矢量投影时，采用的微分 方程为
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE041
为推算纬 度，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为推算经度，
Figure DEST_PATH_IMAGE043
为推算高度，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
、
Figure DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure DEST_PATH_IMAGE046
分别为目标载体速度的三个方向的 分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE047
为目标载体所在位置的子午圈曲率半径与高度之和，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
为位置推算所在位 置的卯酉圈曲率半径与高度之和，最终，服务器分别对速度矢量分量集合中每一速度矢量 分量进行位移分析，得到与每一速度矢量分量对应的位移数据，通过与每一速度矢量分量 对应的位移数据进行载体位置分析，得到目标载体位置。
本发明实施例还提供了一种基于捷联惯导的定位数据修正系统，如图5所示，该基于捷联惯导的定位数据修正系统具体包括：
数据采集模块501，用于根据预置的目标载体与预置的里程计装置进行载体坐标系构建，得到目标载体坐标系，并通过所述里程计装置进行脉冲数据采集，得到里程脉冲矩阵；
坐标构建模块502，用于通过预设的惯性测量单元信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系；
矩阵分析模块503，用于基于所述目标载体坐标系、目标导航坐标系及所述惯性测量单元信息进行测量单元夹角矩阵分析，得到目标夹角矩阵；
速度计算模块504，用于对所述惯性测量单元进行实时姿态矩阵计算，得到目标姿态矩阵，并对所述目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及所述里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度；
位置分析模块505，用于通过所述目标载体速度对所述目标载体进行载体位置分析，得到目标载体位置。
可选的，所述数据采集模块501具体用于：对所述里程计装置进行位置分析，确定里程计位置信息；通过所述里程计位置信息进行坐标系原点映射，得到载体坐标系原点坐标；对所述目标载体进行载体前进方向分析，得到目标前进方向；通过所述载体坐标系原点坐标及所述目标前进方向进行坐标系构建，得到目标载体坐标系；基于预设的时间区间，通过所述里程计装置进行脉冲输出值计算，得到里程脉冲矩阵。
可选的，所述坐标构建模块502具体用于：通过所述惯性测量单元信息对所述目标载体进行测量单元位置分析，确定对应的惯性测量单元安装位置信息；通过所述惯性测量单元安装位置信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系。
可选的，所述矩阵分析模块503还包括：
角度分析单元，用于基于所述惯性测量单元信息，对所述目标载体坐标系及所述目标导航坐标系进行偏差角度分析，得到方位安装夹角信息及俯仰安装夹角信息；
矩阵生成单元，用于对所述方位安装夹角信息及所述俯仰安装夹角信息进行矩阵生成，得到目标夹角矩阵。
可选的，所述矩阵生成单元具体用于：基于所述方位安装夹角信息及所述俯仰安装夹角信息，通过预置的参考矢量数据库进行参考矢量匹配，得到第一位移参考矢量及第二位移参考矢量；分别对所述第一位移参考矢量及所述第二位移参考矢量进行里程计算，得到与所述第一位移参考矢量对应的第一矢量里程以及与所述第二位移参考矢量对应的第二矢量里程；根据所述第一矢量里程及所述第二矢量里程构建目标线性方程组；通过所述目标线性方程组进行矩阵计算，得到目标夹角矩阵。
可选的，所述速度计算模块504具体用于：通过预置的姿态矩阵计算函数对所述惯性测量单元进行矩阵计算，得到目标姿态矩阵，其中，所述姿态矩阵计算函数如下所示：
Figure 980523DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 240603DEST_PATH_IMAGE034
为目标姿态矩阵，
Figure 991521DEST_PATH_IMAGE003
为目标载体坐标系相对于预置的惯性坐标系的角 速度在目标载体坐标系内的投影，
Figure DEST_PATH_IMAGE049
为目标导航坐标系相对于预置的惯性坐标系的角速 度在目标导航坐标系内的投影；
通过预置的里程计速度计算函数对所述目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及所述里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度，其中，所述里程计速度计算函数如下所示：
Figure 455212DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE050
为目标载体速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE051
为目标姿态矩阵，
Figure 351493DEST_PATH_IMAGE008
为目标夹角矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE052
为里程 脉冲矩阵。
可选的，所述位置分析模块505具体用于：对所述目标载体速度进行矢量投影，得到速度矢量分量集合；分别对所述速度矢量分量集合中每一所述速度矢量分量进行位移分析，得到与每一所述速度矢量分量对应的位移数据；通过与每一所述速度矢量分量对应的位移数据进行载体位置分析，得到目标载体位置。
通过各个组成部分的协同合作，服务器根据目标载体与里程计装置进行载体坐标系构建，得到目标载体坐标系，通过里程计装置进行脉冲数据采集，得到里程脉冲矩阵；通过惯性测量单元信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系，基于目标载体坐标系、目标导航坐标系及惯性测量单元信息进行夹角矩阵分析，需要说明的是，在本申请方案中，在服务器对方位安装夹角和俯仰安装夹角进行夹角矩阵分析的计算过程中，采用双位移矢量方案，通过一次实验，同时计算两个安装夹角，得到目标夹角矩阵，可以提升数据处理的效率，进一步的，服务器对惯性测量单元进行姿态矩阵计算，得到目标姿态矩阵，并对目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度，进而服务器对目标载体进行载体位置分析，得到目标载体位置，从而在将目标载体的位置信息从目标载体坐标系转换到目标导航坐标系时，提升了数据处理的效率及准确率，并进一步提升定位数据修正的准确率与效率。

Claims (6)

1.一种基于捷联惯导的定位数据修正方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据预置的目标载体与预置的里程计装置进行载体坐标系构建，得到目标载体坐标系，并通过所述里程计装置进行脉冲数据采集，得到里程脉冲矩阵；
通过预设的惯性测量单元信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系；
基于所述目标载体坐标系、目标导航坐标系及所述惯性测量单元信息进行测量单元夹角矩阵分析，得到目标夹角矩阵，其中，基于所述惯性测量单元信息，对所述目标载体坐标系及所述目标导航坐标系进行偏差角度分析，得到方位安装夹角信息及俯仰安装夹角信息；对所述方位安装夹角信息及所述俯仰安装夹角信息进行矩阵生成，得到目标夹角矩阵；
对所述惯性测量单元进行实时姿态矩阵计算，得到目标姿态矩阵，并对所述目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及所述里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度，其中，通过预置的姿态矩阵计算函数对所述惯性测量单元进行矩阵计算，得到目标姿态矩阵，其中，所述姿态矩阵计算函数如下所示：
Figure QLYQS_1
其中，
Figure QLYQS_2
为目标姿态矩阵，
Figure QLYQS_3
为目标载体坐标系相对于预置的惯性坐标系的角速度在目标载体坐标系内的投影，
Figure QLYQS_4
为目标导航坐标系相对于预置的惯性坐标系的角速度在目标导航坐标系内的投影；
通过预置的里程计速度计算函数对所述目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及所述里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度，其中，所述里程计速度计算函数如下所示：
Figure QLYQS_5
其中，
Figure QLYQS_6
为目标载体速度，
Figure QLYQS_7
为目标姿态矩阵，
Figure QLYQS_8
为目标夹角矩阵，
Figure QLYQS_9
为里程脉冲矩阵；
通过所述目标载体速度对所述目标载体进行载体位置分析，得到目标载体位置。
2.根据权利要求1所述的基于捷联惯导的定位数据修正方法，其特征在于，所述根据预置的目标载体与预置的里程计装置进行载体坐标系构建，得到目标载体坐标系，并通过所述里程计装置进行脉冲数据采集，得到里程脉冲矩阵步骤，包括：
对所述里程计装置进行位置分析，确定里程计位置信息；
通过所述里程计位置信息进行坐标系原点映射，得到载体坐标系原点坐标；
对所述目标载体进行载体前进方向分析，得到目标前进方向；
通过所述载体坐标系原点坐标及所述目标前进方向进行坐标系构建，得到目标载体坐标系；
基于预设的时间区间，通过所述里程计装置进行脉冲输出值计算，得到里程脉冲矩阵。
3.根据权利要求1所述的基于捷联惯导的定位数据修正方法，其特征在于，所述通过预设的惯性测量单元信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系步骤，包括：
通过所述惯性测量单元信息对所述目标载体进行测量单元位置分析，确定对应的惯性测量单元安装位置信息；
通过所述惯性测量单元安装位置信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系。
4.根据权利要求1所述的基于捷联惯导的定位数据修正方法，其特征在于，所述对所述方位安装夹角信息及所述俯仰安装夹角信息进行矩阵生成，得到目标夹角矩阵步骤，包括：
基于所述方位安装夹角信息及所述俯仰安装夹角信息，通过预置的参考矢量数据库进行参考矢量匹配，得到第一位移参考矢量及第二位移参考矢量；
分别对所述第一位移参考矢量及所述第二位移参考矢量进行里程计算，得到与所述第一位移参考矢量对应的第一矢量里程以及与所述第二位移参考矢量对应的第二矢量里程；
根据所述第一矢量里程及所述第二矢量里程构建目标线性方程组；
通过所述目标线性方程组进行矩阵计算，得到目标夹角矩阵。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于捷联惯导的定位数据修正方法，其特征在于，所述通过所述目标载体速度对所述目标载体进行载体位置分析，得到目标载体位置步骤，包括：
对所述目标载体速度进行矢量投影，得到速度矢量分量集合；
分别对所述速度矢量分量集合中每一所述速度矢量分量进行位移分析，得到与每一所述速度矢量分量对应的位移数据；
通过与每一所述速度矢量分量对应的位移数据进行载体位置分析，得到目标载体位置。
6.一种基于捷联惯导的定位数据修正系统，用以执行如权利要求1至5任一项所述的基于捷联惯导的定位数据修正方法，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于根据预置的目标载体与预置的里程计装置进行载体坐标系构建，得到目标载体坐标系，并通过所述里程计装置进行脉冲数据采集，得到里程脉冲矩阵；
坐标构建模块，用于通过预设的惯性测量单元信息进行导航坐标系构建，得到目标导航坐标系；
矩阵分析模块，用于基于所述目标载体坐标系、目标导航坐标系及所述惯性测量单元信息进行测量单元夹角矩阵分析，得到目标夹角矩阵，其中，基于所述惯性测量单元信息，对所述目标载体坐标系及所述目标导航坐标系进行偏差角度分析，得到方位安装夹角信息及俯仰安装夹角信息；对所述方位安装夹角信息及所述俯仰安装夹角信息进行矩阵生成，得到目标夹角矩阵；
速度计算模块，用于对所述惯性测量单元进行实时姿态矩阵计算，得到目标姿态矩阵，并对所述目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及所述里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度其中，通过预置的姿态矩阵计算函数对所述惯性测量单元进行矩阵计算，得到目标姿态矩阵，其中，所述姿态矩阵计算函数如下所示：
Figure QLYQS_10
其中，
Figure QLYQS_11
为目标姿态矩阵，
Figure QLYQS_12
为目标载体坐标系相对于预置的惯性坐标系的角速度在目标载体坐标系内的投影，
Figure QLYQS_13
为目标导航坐标系相对于预置的惯性坐标系的角速度在目标导航坐标系内的投影；
通过预置的里程计速度计算函数对所述目标姿态矩阵、目标夹角矩阵及所述里程脉冲矩阵进行载体速度转换，得到目标载体速度，其中，所述里程计速度计算函数如下所示：
Figure QLYQS_14
其中，
Figure QLYQS_15
为目标载体速度，
Figure QLYQS_16
为目标姿态矩阵，
Figure QLYQS_17
为目标夹角矩阵，
Figure QLYQS_18
为里程脉冲矩阵；
位置分析模块，用于通过所述目标载体速度对所述目标载体进行载体位置分析，得到目标载体位置。
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