CN117848389B - 导航对准方法、导航设备及导航系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及惯性导航技术领域，公开了一种导航对准方法、导航设备及导航系统，该方法包括：在接收到对准指令时，获取高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据，并获取加速度计采集到的加速度数据；根据高精度角速度数据和加速度数据进行粗对准，获得粗对准结果；对粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿。相比于现有的需借助卫星导航信息进行对准，本发明可根据带有的高精度陀螺仪以及加速度计实现，进而在某些遮蔽环境下也可实现对准，提升了用户体验。

Description

导航对准方法、导航设备及导航系统

技术领域

本发明涉及惯性导航技术领域，尤其涉及一种导航对准方法、导航设备及导航系统。

背景技术

随着国民经济的高速发展，导航定位技术在商业民用领域得到广泛应用。全球导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）与惯性导航系统（InertialNavigation System，INS）以其良好的互补特性成为了一种常见的组合导航方式，弥补了单一导航系统的不足，被广泛关注和使用。

现有的惯性导航系统中，微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）惯性导航系统凭借体积较小、重量轻等优势被广泛运用，但在MEMS惯导系统进行导航对准时，需要借助外部信息才能完成初始航向的对准，而常见外部信息为卫星导航信息，当在某些遮蔽环境下，可能出现难以获得卫星导航信息的情况，进而导致用户体验较差。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供了一种导航对准方法、导航设备及导航系统，旨在解决现有技术中当MEMS惯性导航系统在某些遮蔽环境下难以获得卫星导航信息而导致用户体验较差的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种导航对准方法，所述方法应用于带有高精度陀螺仪和加速度计的导航系统，所述方法包括以下步骤：

在接收到对准指令时，获取所述高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据，并获取所述加速度计采集到的加速度数据；

根据所述高精度角速度数据和所述加速度数据进行粗对准，获得粗对准结果；

对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿。

可选地，所述对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿的步骤，包括：

通过预设精对准方式对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿，所述预设精对准方式为参数辨识方式和卡尔曼滤波方式中至少一项。

可选地，所述在接收到对准指令时，获取所述高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据，并获取所述加速度计采集到的加速度数据的步骤，包括：

在接收到对准指令时，获取所述高精度陀螺仪采集到的角速度原始数据，并获取所述加速度计采集到的加速度原始数据；

确定所述高精度陀螺仪对应的陀螺仪静态误差参数，并确定所述加速度计对应的加速度计静态误差参数；

通过所述陀螺仪静态误差参数对所述角速度原始数据进行补偿，获得高精度角速度数据；

根据所述加速度计静态误差参数对所述加速度原始数据进行补偿，获得加速度数据。

可选地，所述导航系统还包括：低精度陀螺仪；

所述对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿的步骤之后，还包括：

获取所述低精度陀螺仪采集到的低精度角速度数据；

在接收到导航指令时，基于所述当前位姿、所述低精度角速度数据和所述加速度数据确定所述待对准物体的下一位姿。

可选地，所述在接收到导航指令时，基于所述当前位姿、所述低精度角速度数据和所述加速度数据确定所述待对准物体的下一位姿的步骤之前，还包括：

基于所述高精度角速度数据和所述低精度角速度数据获得所述待对准物体在准静态下的零偏误差；

通过所述零偏误差对所述低精度角速度数据进行补偿；

相应地，所述在接收到导航指令时，基于所述当前位姿、所述低精度角速度数据和所述加速度数据确定所述待对准物体的下一位姿的步骤，包括：

在接收到导航指令时，基于所述当前位姿、补偿后的低精度角速度数据和所述加速度数据确定所述待对准物体的下一位姿。

可选地，所述低精度陀螺仪的数量为至少两个，所述高精度陀螺仪的数量与所述低精度陀螺仪的数量相同；

所述基于所述高精度角速度数据和所述低精度角速度数据获得所述待对准物体在准静态下的零偏误差的步骤，包括：

基于各所述高精度角速度数据和对应的低精度角速度数据确定角速度差值；

根据各所述角速度差值确定角速度均值，并将所述角速度增量均值作为所述待对准物体在准静态下的零偏误差。

可选地，各所述低精度陀螺仪的坐标系与各所述高精度陀螺仪的坐标系平行且方向相同。

可选地，所述通过所述零偏误差对所述低精度角速度数据进行补偿的步骤，包括：

对各所述低精度角速度数据进行预处理操作，所述预处理操作包括量纲统一操作、极性统一操作以及数据粗差剔除操作中至少一项；

基于所述零偏误差对各预处理后的低精度角速度数据进行补偿。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种导航设备，所述导航设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的导航对准程序，所述导航对准程序配置为实现如上文所述的导航对准方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种导航系统，所述系统包括：高精度陀螺仪、加速度计、数据获取模块、粗对准模块以及精对准模块；

所述数据获取模块，用于在接收到对准指令时，获取所述高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据，并获取所述加速度计采集到的加速度数据；

所述粗对准模块，用于根据所述高精度角速度数据和所述加速度数据进行粗对准，获得粗对准结果；

所述精对准模块，用于对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿。

本发明提供了一种导航对准方法、导航设备及导航系统，该方法应用于带有高精度陀螺仪和加速度计的导航系统，该方法包括：在接收到对准指令时，获取所述高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据，并获取所述加速度计采集到的加速度数据；根据所述高精度角速度数据和所述加速度数据进行粗对准，获得粗对准结果；对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿。由于本发明可在导航系统内设置高精度陀螺仪以及加速度计，进而在接收到对准指令时，可先获取高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据以及加速度计采集到的加速度数据，再根据高精度角速度数据和加速度数据进行粗对准，并通过粗对准结果进行精对准，从而获得待对准物体的当前位姿，实现导航对准。相比于现有的需借助卫星导航信息进行对准，本发明可根据带有的高精度陀螺仪以及加速度计实现，进而在某些遮蔽环境下也可实现对准，提升了用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的导航设备结构示意图；

图2为本发明导航对准方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明导航对准方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明导航对准方法第一实施例中高精度陀螺仪以及低精度陀螺仪的安装示意图；

图5为本发明导航系统第一实施例的结构框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的导航设备结构示意图。

如图1所示，该导航设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器（CentralProcessing Unit，CPU），通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如无线保真（Wireless-Fidelity，Wi-Fi）接口）。存储器1005可以是高速的随机存取存储器（RandomAccess Memory，RAM），也可以是稳定的非易失性存储器（Non-Volatile Memory，NVM），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对导航设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及导航对准程序。

在图1所示的导航设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明导航设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在导航设备中，所述导航设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的导航对准程序，并执行本发明实施例提供的导航对准方法。

需要说明的是，上述导航设备中可设置有高精度陀螺仪以及加速度计。其中上述高精度陀螺仪可以是低带宽高精度的三轴MEMS陀螺仪，上述加速度计可以是用于测量导航设备加速度的传感器，具体的高精度陀螺仪以及加速度计本实施例对此不加以限制。

还需要说明的是，现有的惯性导航系统中，MEMS惯性导航系统凭借体积较小、重量轻等优势被广泛运用，但在MEMS惯导系统进行导航对准时，需要借助外部信息才能完成初始航向的对准，而常见外部信息为卫星导航信息，当在某些遮蔽环境下，可能出现难以获得卫星导航信息的情况，进而导致用户体验较差。

因此为了解决上述缺陷，本实施例提供一种导航对准方法，应用于带有高精度陀螺仪和加速度计的导航系统，本实施例可在导航系统内设置高精度陀螺仪以及加速度计，进而在接收到对准指令时，可先获取高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据以及加速度计采集到的加速度数据，再根据高精度角速度数据和加速度数据进行粗对准，并通过粗对准结果进行精对准，从而获得待对准物体的当前位姿，实现导航对准。相比于现有的需借助卫星导航信息进行对准，本实施例可根据带有的高精度陀螺仪以及加速度计实现，进而在某些遮蔽环境下也可实现对准，提升了用户体验。

为了便于理解，以下结合图2至图5对本申请实施例提供的导航对准方法进行具体介绍。

本发明实施例提供了一种导航对准方法，参照图2，图2为本发明导航对准方法第一实施例的流程示意图。

本实施例中，所述导航对准方法包括以下步骤：

步骤S10：在接收到对准指令时，获取所述高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据，并获取所述加速度计采集到的加速度数据。

需要说明的是，本实施例方法可以由带有导航系统的导航设备执行。且本实施例中上述导航设备内可设置有高精度陀螺仪以及加速度计，上述高精度陀螺仪可以是低带宽高精度三轴MEMS陀螺仪，由于现有的MEMS惯性导航系统中一般也会设置有加速度计，因此本实施例上述设备内可采用与现有的MEMS惯性导航系统一致的加速度计。本实施例采用上述导航设备（以下简称设备）对本实施例以及下述各实施例进行说明。

可理解的是，上述对准指令可以是上述设备自行产生的，也可由于设备所连接的上位机产生的，当用户有导航需求时，上述上位机可产生对准指令并传输至上述设备。

在上述设备接收到对准指令后即可开始执行自对准操作，可先获取高精度陀螺仪实时采集到的角速度数据，作为上述高精度角速度数据，同时获取加速度计实时采集到的加速度数据。

进一步地，考虑到高精度陀螺仪以及加速度计本身测量时会存在误差，因此为了提升获取数据的准确性，在本实施例中，上述步骤S10包括：

步骤S11：在接收到对准指令时，获取所述高精度陀螺仪采集到的角速度原始数据，并获取所述加速度计采集到的加速度原始数据。

需要说明的是，上述角速度原始数据可以是高精度陀螺仪采集到的关于角速度的原始数据，上述加速度原始数据可以是加速度计采集到的关于加速度的原始数据。

步骤S12：确定所述高精度陀螺仪对应的陀螺仪静态误差参数，并确定所述加速度计对应的加速度计静态误差参数。

可理解的是，上述陀螺仪静态误差参数可以是对角速度原始数据进行补偿的参数，上述加速度计静态误差参数可以是对加速度原始数据进行补偿的参数。

需要强调的是，上述陀螺仪静态误差参数和上述加速度计静态误差参数均可根据厂商提供获得，并存储至上述设备中，具体的陀螺仪静态误差参数和加速度计静态误差参数本实施例对此不加以限制。

步骤S13：通过所述陀螺仪静态误差参数对所述角速度原始数据进行补偿，获得高精度角速度数据；

步骤S14：根据所述加速度计静态误差参数对所述加速度原始数据进行补偿，获得加速度数据。

由于无论是高精度陀螺仪还是加速度计，在采集时获得的原始数据均会存在部分误差。因此本实施例可通过上述陀螺仪静态误差参数对角速度原始数据进行补偿，获得高精度角速度数据，通过加速度计静态误差参数对加速度原始数据进行补偿，获得加速度数据。

步骤S20：根据所述高精度角速度数据和所述加速度数据进行粗对准，获得粗对准结果。

应理解的是，由于现有的低精度MEMS惯性导航系统在准静态下进行导航对准时，一般需要通过精度较高的数据以结合加速度计所采集到的数据进行对准，获得位姿信息，但由于现有的导航设备上一般仅设置低精度陀螺仪以及加速度计，因此需要借助卫星导航信息以获得精度较高的数据；

而在某些遮蔽环境下，当无法获得卫星导航信息时，由于本实施例设置有高精度陀螺仪，进而可通过高精度陀螺仪采集上述设备的角速度，通过积分角速度变化，即可将获得的结果代替需要接收到的卫星导航信息，并根据该高精度角速度数据和加速度数据进行粗对准。

还应理解的是，在进行粗对准时，上述设备可根据高精度角速度数据以及加速度数据初步估算出设备的初始姿态，作为上述粗对准结果，其中粗对准的时间可大约为30秒。

步骤S30：对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿。

需要说明的是，上述待对准物体可以是携带有上述设备的物体，具体本实施例不加以限制。

由于上述粗对准结果获得的初始位姿还携带有部分误差，为了提高获得的初始位姿的准确性，本实施例上述设备还可对粗对准结果进行精对准，其中在进行精对准时，具体过程为：上述步骤S30包括：

步骤S31：通过预设精对准方式对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿，所述预设精对准方式为参数辨识方式和卡尔曼滤波方式中至少一项。

在具体实现中，上述设备可将粗对准结果作为精对准的初始值，并使用上述参数辨识方式或卡尔曼滤波方式进行精对准，通过在准静态下的速度变化对上述设备的初始位姿进行优化估计，进而对初始位姿进行校正，从而获得更精确的当前位姿以完成自对准，其中精对准的时间可以是270秒。

本实施例可在导航系统内设置高精度陀螺仪以及加速度计，进而在接收到对准指令时，可先获取高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据以及加速度计采集到的加速度数据，再根据高精度角速度数据和加速度数据进行粗对准，并通过粗对准结果进行精对准，从而获得待对准物体的当前位姿，实现导航对准。相比于现有的需借助卫星导航信息进行对准，本实施例可根据带有的高精度陀螺仪以及加速度计实现，进而在某些遮蔽环境下也可实现对准，提升了用户体验。

参考图3，图3为本发明导航对准方法第二实施例的流程示意图。

在完成自对准后，上述设备即可等待进入导航模式进行导航，考虑到由于高精度陀螺仪的带宽限制，无法实现动态测量，因此为了实现导航，如图3所示，在本实施例中，上述导航系统还包括：低精度陀螺仪；

上述步骤S30之后，还包括：

步骤S40：获取所述低精度陀螺仪采集到的低精度角速度数据。

需要说明的是，上述低精度陀螺仪可以是相比于上述高精度陀螺仪的精度低但带宽更高的陀螺仪，本实施例上述低精度陀螺仪可采用高带宽低精度陀螺仪，且本实施例中可将上述低精度陀螺仪和加速度计一起集成为MEMS六轴传感器。

还需要说明的是，上述低精度角速度数据可以是低精度陀螺仪所采集到的上述设备的角速度数据，由于低精度陀螺仪在采集时也存在误差，进而上述设备内还可存储有用于对低精度陀螺仪所采集到的角速度原始数据进行补充的陀螺仪静态误差参数，通过该陀螺仪静态误差参数对角速度原始数据进行补偿，获得低精度角速度数据。

步骤S50：在接收到导航指令时，基于所述当前位姿、所述低精度角速度数据和所述加速度数据确定所述待对准物体的下一位姿。

应理解的是，上述导航指令也可以是在用户有导航需求时，上位机产生的用于进行导航的指令。

在具体实现中，上述设备若接收到导航指令，则可进入导航状态，在进行导航时，上述设备可根据当前位姿、低精度角速度数据以及加速度数据进行捷联解算，并根据捷联结算结果即可获得待对准物体的下一位姿。其中具体的捷联解算过程本实施例对此不加以限制。

进一步地，考虑到设备中的器件可能也会带来误差，进而在本实施例中上述设备可在自对准完成后，导航开始前对低精度陀螺仪所采集到的低精度角度数据进行补偿，并通过补偿后的低精度角速度数据进行导航，具体过程为：上述步骤S50之前，还包括：

步骤S501：基于所述高精度角速度数据和所述低精度角速度数据获得所述待对准物体在准静态下的零偏误差。

需要说明的是，上述准静态可以是上述设备在静态或者低动态的情况下所处的状态，由于在自对准时，上述设备已处于准静态，进而上述设备可直接基于之前获得的高精度角速度数据和低精度角速度数据确定零偏误差。

可理解的是，由于陀螺仪对于角度变化的测量误差主要表现为零位误差， 且对准过程中是准静态过程，扰动均为低频信号，符合低带宽的测量条件，因此本实施例可直接根据高精度陀螺仪的高精度角速度数据与低精度角度数据获得低精度陀螺仪的误差，作为上述零偏误差。

步骤S502：通过所述零偏误差对所述低精度角速度数据进行补偿。

相应地，上述步骤S50包括：

步骤S51：在接收到导航指令时，基于所述当前位姿、补偿后的低精度角速度数据和所述加速度数据确定所述待对准物体的下一位姿。

在具体实现中，上述设备可根据零偏误差对低精度陀螺仪采集到的低精度角速度数据进行补偿，并在进行导航时，根据补偿后的低精度角速度数据以确定待对准物体的下一位姿，进而可直接利用高精度陀螺仪的高精度角速度数据进行误差补偿，减少导航时的误差。

进一步地，为了提升准确度，本实施例可设置多个低精度陀螺仪、多个高精度陀螺仪以及多个加速度计，其中所述低精度陀螺仪的数量为至少两个，所述高精度陀螺仪的数量与所述低精度陀螺仪的数量相同，在本实施例中，为了测量X轴、Y轴以及Z轴三个方向上的数据，采用三个低精度陀螺仪以及三个高精度陀螺仪进行说明，进而在计算零偏误差时，上述步骤S501包括：

基于各所述高精度角速度数据和对应的低精度角速度数据确定角速度差值；根据各所述角速度差值确定角速度均值，并将所述角速度增量均值作为所述待对准物体在准静态下的零偏误差。

可理解的是，上述设备在获得三个高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据以及三个低精度陀螺仪采集到的低精度角速度数据后，可将每一个高精度角速度数据与一个低精度角速度数据进行对应，进而可形成三对由一个高精度角速度数据与一个低精度角速度数据构成的采集结果，接着计算每一个采集结果中高精度角速度数据与低精度角速度数据的差值，进而可获得三个差值，作为上述角速度增量差值，再将三个角速度增量差值求平均值，作为上述角速度均值，并将该角速度均值作为上述零偏误差，该零偏误差即可为低精度陀螺仪的零偏误差。

需要强调的是，本实施例在安装高精度陀螺仪以及低精度陀螺仪时，仅需使各所述低精度陀螺仪的坐标系与各所述高精度陀螺仪的坐标系平行且方向相同即可。

为了便于理解，参照图4，图4为本发明导航对准方法第一实施例中高精度陀螺仪以及低精度陀螺仪的安装示意图，如图4所示，高精度陀螺仪的坐标系（即图4中高精度陀螺仪的XYZ）与低精度陀螺仪的坐标系（即图4中低精度陀螺仪的XYZ）保持平行且方向相同，高精度陀螺仪的坐标系的X轴与低精度陀螺仪的坐标系的X轴平行且方向相同，高精度陀螺仪的坐标系的Y轴与低精度陀螺仪的坐标系的Y轴平行且方向相同，高精度陀螺仪的坐标系的Z轴与低精度陀螺仪的坐标系的Z轴平行且方向相同。

还需要强调的是，由于本实施例采用了三个低精度陀螺仪，进而为了提升后续导航的准确度，本实施例可在对低精度角速度数据进行补偿之前，对低精度角速度数据进行预处理操作，具体过程为：上述步骤S502包括：

对各所述低精度角速度数据进行预处理操作，所述预处理操作包括量纲统一操作、极性统一操作以及数据粗差剔除操作中至少一项；基于所述零偏误差对各预处理后的低精度角速度数据进行补偿。

需要说明的是，当低精度角速度数据可能是以不同的量纲或单位表示的，为了方便数据处理和比较，需要将其统一到相同的量纲或单位，进而上述设备可对各低精度角速度数据进行量纲统一操作。

对于陀螺仪在不同情况下可能选择不同的极性表示低精度角速度数据，即正向转动时低精度角速度数据可能有两种表达方式：正值或负值，因此为了便于后续使用，上述设备可对各低精度角速度数据进行极性统一操作。

同时在实际使用时，陀螺仪可能会受到噪声、漂移或其他干扰的影响，导致低精度角速度数据包含异常值或粗差。为了提高数据的准确度，上述设备可以进行数据粗差剔除操作，进而可排除异常值或干扰，并保留有效的低精度角速度数据。

还需要说明的是，本实施例同样可对加速度数据进行上述预处理操作，具体过程本实施例对此不加以赘述。

本实施例可根据高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据和低精度陀螺仪采集到的低精度角速度数据差值均值获得上述设备在准静态下的零偏误差，并在导航前通过该零偏误差对低精度角速度数据进行补偿，以减少在导航时的误差。

参照图5，图5为本发明导航系统第一实施例的结构框图。

如图5所示，本发明实施例提出的导航系统包括：高精度陀螺仪（图中未示出）、加速度计（图中未示出）、数据获取模块501、粗对准模块502以及精对准模块503；

所述数据获取模块501，用于在接收到对准指令时，获取所述高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据，并获取所述加速度计采集到的加速度数据；

所述粗对准模块502，用于根据所述高精度角速度数据和所述加速度数据进行粗对准，获得粗对准结果；

所述精对准模块503，用于对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿。

本实施例可在导航系统内设置高精度陀螺仪以及加速度计，进而在接收到对准指令时，可先获取高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据以及加速度计采集到的加速度数据，再根据高精度角速度数据和加速度数据进行粗对准，并通过粗对准结果进行精对准，从而获得待对准物体的当前位姿，实现导航对准。相比于现有的需借助卫星导航信息进行对准，本实施例可根据带有的高精度陀螺仪以及加速度计实现，进而在某些遮蔽环境下也可实现对准，提升了用户体验。

作为一种实施方式，所述精对准模块503，还用于通过预设精对准方式对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿，所述预设精对准方式为参数辨识方式和卡尔曼滤波方式中至少一项。

作为一种实施方式，所述数据获取模块501，还用于在接收到对准指令时，获取所述高精度陀螺仪采集到的角速度原始数据，并获取所述加速度计采集到的加速度原始数据；确定所述高精度陀螺仪对应的陀螺仪静态误差参数，并确定所述加速度计对应的加速度计静态误差参数；通过所述陀螺仪静态误差参数对所述角速度原始数据进行补偿，获得高精度角速度数据；根据所述加速度计静态误差参数对所述加速度原始数据进行补偿，获得加速度数据。

基于本发明上述导航系统第一实施例，提出本发明导航系统的第二实施例。

在本实施例中，所述导航系统还包括：低精度陀螺仪（图中未示出）；

所述精对准模块503，还用于获取所述低精度陀螺仪采集到的低精度角速度数据；在接收到导航指令时，基于所述当前位姿、所述低精度角速度数据和所述加速度数据确定所述待对准物体的下一位姿。

作为一种实施方式，所述精对准模块503，还用于基于所述高精度角速度数据和所述低精度角速度数据获得所述待对准物体在准静态下的零偏误差；通过所述零偏误差对所述低精度角速度数据进行补偿；

所述精对准模块503，还用于在接收到导航指令时，基于所述当前位姿、补偿后的低精度角速度数据和所述加速度数据确定所述待对准物体的下一位姿。

作为一种实施方式，所述低精度陀螺仪的数量为至少两个，所述高精度陀螺仪的数量与所述低精度陀螺仪的数量相同；

所述精对准模块503，还用于基于各所述高精度角速度数据和对应的低精度角速度数据确定角速度差值；根据各所述角速度差值确定角速度均值，并将所述角速度增量均值作为所述待对准物体在准静态下的零偏误差。

作为一种实施方式，各所述低精度陀螺仪的坐标系与各所述高精度陀螺仪的坐标系平行且方向相同。

作为一种实施方式，所述精对准模块503，还用于对各所述低精度角速度数据进行预处理操作，所述预处理操作包括量纲统一操作、极性统一操作以及数据粗差剔除操作中至少一项；基于所述零偏误差对各预处理后的低精度角速度数据进行补偿。

本发明导航系统的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如只读存储器/随机存取存储器、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种导航对准方法，其特征在于，所述方法应用于带有高精度陀螺仪和加速度计的导航系统，所述方法包括以下步骤：

在接收到对准指令时，获取所述高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据，并获取所述加速度计采集到的加速度数据；

根据所述高精度角速度数据和所述加速度数据进行粗对准，获得粗对准结果；

对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿；

所述在接收到对准指令时，获取所述高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据，并获取所述加速度计采集到的加速度数据的步骤，包括：

在接收到对准指令时，获取所述高精度陀螺仪采集到的角速度原始数据，并获取所述加速度计采集到的加速度原始数据，所述角速度原始数据为所述高精度陀螺仪采集到的关于角速度的原始数据，所述加速度原始数据为所述加速度计采集到的关于加速度的原始数据；

确定所述高精度陀螺仪对应的陀螺仪静态误差参数，并确定所述加速度计对应的加速度计静态误差参数；

通过所述陀螺仪静态误差参数对所述角速度原始数据进行补偿，获得高精度角速度数据；

根据所述加速度计静态误差参数对所述加速度原始数据进行补偿，获得加速度数据；

所述导航系统还包括：低精度陀螺仪，所述低精度陀螺仪为相比于所述高精度陀螺仪的精度低但带宽更高的陀螺仪；

所述对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿的步骤之后，还包括：

获取所述低精度陀螺仪采集到的低精度角速度数据；

在接收到导航指令时，基于所述当前位姿、所述低精度角速度数据和所述加速度数据确定所述待对准物体的下一位姿，所述下一位姿基于所述当前位姿、所述低精度角速度数据和所述加速度数据进行捷联解算获得；

所述在接收到导航指令时，基于所述当前位姿、所述低精度角速度数据和所述加速度数据确定所述待对准物体的下一位姿的步骤之前，还包括：

基于所述高精度角速度数据和所述低精度角速度数据获得所述待对准物体在准静态下的零偏误差；

通过所述零偏误差对所述低精度角速度数据进行补偿；

相应地，所述在接收到导航指令时，基于所述当前位姿、所述低精度角速度数据和所述加速度数据确定所述待对准物体的下一位姿的步骤，包括：

在接收到导航指令时，基于所述当前位姿、补偿后的低精度角速度数据和所述加速度数据确定所述待对准物体的下一位姿；

所述基于所述高精度角速度数据和所述低精度角速度数据获得所述待对准物体在准静态下的零偏误差的步骤，包括：

基于各所述高精度角速度数据和对应的低精度角速度数据确定角速度差值；

根据各所述角速度差值确定角速度均值，并将所述角速度均值作为所述待对准物体在准静态下的零偏误差。

2.如权利要求1所述的导航对准方法，其特征在于，所述对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿的步骤，包括：

通过预设精对准方式对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿，所述预设精对准方式为参数辨识方式和卡尔曼滤波方式中至少一项。

3.如权利要求1所述的导航对准方法，其特征在于，所述低精度陀螺仪的数量为至少两个，所述高精度陀螺仪的数量与所述低精度陀螺仪的数量相同。

4.如权利要求3所述的导航对准方法，其特征在于，各所述低精度陀螺仪的坐标系与各所述高精度陀螺仪的坐标系平行且方向相同。

5.如权利要求3所述的导航对准方法，其特征在于，所述通过所述零偏误差对所述低精度角速度数据进行补偿的步骤，包括：

对各所述低精度角速度数据进行预处理操作，所述预处理操作包括量纲统一操作、极性统一操作以及数据粗差剔除操作中至少一项；

基于所述零偏误差对各预处理后的低精度角速度数据进行补偿。

6.一种导航设备，其特征在于，所述导航设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的导航对准程序，所述导航对准程序配置为实现如权利要求1至5中任一项所述的导航对准方法的步骤。

7.一种导航系统，其特征在于，所述系统包括：高精度陀螺仪、加速度计、数据获取模块、粗对准模块以及精对准模块；

所述数据获取模块，用于在接收到对准指令时，获取所述高精度陀螺仪采集到的高精度角速度数据，并获取所述加速度计采集到的加速度数据；

所述粗对准模块，用于根据所述高精度角速度数据和所述加速度数据进行粗对准，获得粗对准结果；

所述精对准模块，用于对所述粗对准结果进行精对准，获得待对准物体的当前位姿；

所述数据获取模块，还用于在接收到对准指令时，获取所述高精度陀螺仪采集到的角速度原始数据，并获取所述加速度计采集到的加速度原始数据，所述角速度原始数据为所述高精度陀螺仪采集到的关于角速度的原始数据，所述加速度原始数据为所述加速度计采集到的关于加速度的原始数据；确定所述高精度陀螺仪对应的陀螺仪静态误差参数，并确定所述加速度计对应的加速度计静态误差参数；通过所述陀螺仪静态误差参数对所述角速度原始数据进行补偿，获得高精度角速度数据；根据所述加速度计静态误差参数对所述加速度原始数据进行补偿，获得加速度数据；

所述系统还包括：低精度陀螺仪，所述低精度陀螺仪为相比于所述高精度陀螺仪的精度低但带宽更高的陀螺仪；

所述精对准模块，还用于获取所述低精度陀螺仪采集到的低精度角速度数据；在接收到导航指令时，基于所述当前位姿、所述低精度角速度数据和所述加速度数据确定所述待对准物体的下一位姿，所述下一位姿基于所述当前位姿、所述低精度角速度数据和所述加速度数据进行捷联解算获得；

所述精对准模块，还用于基于所述高精度角速度数据和所述低精度角速度数据获得所述待对准物体在准静态下的零偏误差；通过所述零偏误差对所述低精度角速度数据进行补偿；在接收到导航指令时，基于所述当前位姿、补偿后的低精度角速度数据和所述加速度数据确定所述待对准物体的下一位姿；

所述精对准模块，还用于基于各所述高精度角速度数据和对应的低精度角速度数据确定角速度差值；根据各所述角速度差值确定角速度均值，并将所述角速度均值作为所述待对准物体在准静态下的零偏误差。