RU2670243C1 - Способ начального выравнивания устройства инерциальной навигации - Google Patents

Способ начального выравнивания устройства инерциальной навигации Download PDF

Info

Publication number
RU2670243C1
RU2670243C1 RU2017125038A RU2017125038A RU2670243C1 RU 2670243 C1 RU2670243 C1 RU 2670243C1 RU 2017125038 A RU2017125038 A RU 2017125038A RU 2017125038 A RU2017125038 A RU 2017125038A RU 2670243 C1 RU2670243 C1 RU 2670243C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
error
angle
alignment
spatial orientation
Prior art date
Application number
RU2017125038A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2670243C9 (ru
Inventor
Цян ЖЭНЬ
Цзецзюнь ВАН
Сюэфэн ШЭНЬ
Лилун ВЭЙ
Гуйянь ЦУЙ
Original Assignee
Шанхай Хуацэ Навигейшн Текнолоджи Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шанхай Хуацэ Навигейшн Текнолоджи Лтд. filed Critical Шанхай Хуацэ Навигейшн Текнолоджи Лтд.
Publication of RU2670243C1 publication Critical patent/RU2670243C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2670243C9 publication Critical patent/RU2670243C9/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • 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
    • G01C21/16—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 by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/18—Stabilised platforms, e.g. by gyroscope
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • 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
    • G01C21/16—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 by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/183—Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects
    • G01C21/188—Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects for accumulated errors, e.g. by coupling inertial systems with absolute positioning systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к той проблеме, что обычный алгоритм начального выравнивания не подходит для устройств инерциальной навигации с низкой стоимостью и низкой производительностью в области сельскохозяйственных машин и технологических машин. Способ начального выравнивания устройства инерциальной навигации включает следующие этапы: обеспечение устройства, снабженного датчиком, и предварительную подготовку датчика; выполнение относительного выравнивания для вычисления угла ошибки установки датчика; выполнение абсолютного выравнивания для вычисления угловой ошибки пространственной ориентации установки датчика для увеличения точности угла ошибки пространственной ориентации, вычисленного во время относительного выравнивания. В процессе относительного выравнивания вычисляют относительный угол ошибки пространственной ориентации, при этом относительный угол ошибки пространственной ориентации используют в качестве начального значения для ошибки пространственной ориентации в векторе состояния в процессе абсолютного выравнивания, таким образом, ускоряя схождение фильтра Калмана. Технический результат заявленного изобретения – повышение точности устройств инерциальной навигации, установленных на сельскохозяйственных машинах. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к той проблеме, что обычный алгоритм начального выравнивания не подходит для устройств инерциальной навигации с низкой стоимостью и низкой производительностью в области сельскохозяйственных машин и технологических машин. Настоящее изобретение обеспечивает способ начального выравнивания для вышеупомянутых областей, особенно, для сельскохозяйственных машин.
Уровень техники
Поскольку датчики, технология навигации и управления микроэлектромеханических систем (МЭМС, Micro-Electro-Mechanical-System) развиваются в сочетании с растущей государственной поддержкой сельского хозяйства, это привело к тому, что точное сельское хозяйство все более пользуется спросом. При управлении сельскохозяйственной машиной с машинным приводом информация о перемещении и положении корпуса транспортного средства может отражаться с помощью пространственной ориентации (включая угол наклона, угол бокового наклона и курсовой угол), скорости и информации о положении кузова транспортного средства в реальном времени. Данная информация может обеспечить важные входные данные для комбинированного алгоритма навигации и управления с высокой точностью.
Бесплатформенная инерциальная навигационная система (Strapdown-Inertial-Navigation-System, SINS) характеризуется такими особенностями, как автономная навигация, надежная конфиденциальность, сильная помехозащищенность, наличие множества навигационных параметров, высокая точность для использования в течение короткого периода времени, и т.п., и широкое использование. Однако, поскольку инерционный датчик имеет присущие ему ошибки, с течением времени навигационные ошибки накапливаются и ухудшается точность навигации, так что требуется помощь других навигационных систем (например, высокоточной GPS-RTK, Real Time Kinematic) со стабильной ошибкой. Инерциальная навигационная система получает информацию о скорости и положении, выполняя интегральную операцию на основе измеренного ускорения кузова транспортного средства. Следовательно, необходимо знать начальную скорость и положение. Кроме того, в инерциальной навигационной системе, использующей географическую систему координат в качестве навигационной системы координат, либо физическая платформа, либо математическая платформа является опорой для измерения ускорения. Кроме того, платформа должна точно выравнивать и отслеживать географическую систему координат, чтобы избежать ошибки платформы, вызванной ошибкой в измерении ускорения. Точность начального выравнивания прямо связана с точностью работы навигационной системы. Таким образом, начальное выравнивание также является одной из ключевых технологий.
Существует два широко используемых способа выравнивания: грубое выравнивание и выравнивание. Однако, два указанных способа выравнивания в основном используются с высокоточными гироскопами, которые могут измерять угловую скорость вращения Земли. Поэтому эти два способа выравнивания не подходят для устройства инерциальной навигации с низкой стоимостью и низкой производительностью.
Раскрытие сущности изобретения
Настоящее изобретение относится к той проблеме, что обычные алгоритмы начального выравнивания не подходят для устройств инерциальной навигации с низкой стоимостью и низкой производительностью, которые используются в сельскохозяйственных машинах и технологических машинах. Настоящее изобретение обеспечивает способ начального выравнивания для вышеупомянутых областей, особенно, для сельскохозяйственных машин.
Техническим решением согласно настоящему изобретению является способ начального выравнивания устройства инерциальной навигации. Способ включает следующие этапы: обеспечение устройства, снабженного датчиком, и предварительную подготовку датчика; выполнение процесса относительного выравнивания для получения угла ошибки установки датчика; и выполнение процесса абсолютного выравнивания для получения угловой ошибки пространственной ориентации установки датчика и также улучшение точности угла ошибки пространственной ориентации, вычисленного на базе относительного выравнивания.
В указанном способе этап предварительной подготовки датчика включает следующие этапы: инициализация датчика; и фильтрация датчика для уменьшения влияния вибрации устройства на датчик.
В указанном способе этап выполнения обработки относительного выравнивания включает следующие этапы: расположение устройства, чтобы оно было неподвижным в определенном направлении, сбор данных ускорения по трем осям, затем поворот устройства на 180 градусов, сбор данных ускорения по трем осям; и вычисление угла ошибки установки датчика для получения углов ошибки установки датчика в различных направлениях.
В указанном способе формула для вычисления углов ошибки установки следующая:
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
;
где А, В, С - коэффициенты модели;
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
- выходные значения акселерометра в датчике; γ, θ, ϕ - углы ошибки установки датчика, g - гравитационное ускорение Земли, α - угол между плоскостью, в которой находится устройство, и горизонтальной плоскостью.
В указанном способе выполняется аппроксимация данных методом наименьших квадратов для получения формулы для вычисления коэффициентов модели А, В, С:
Figure 00000008
;
где
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
- выходные значения акселерометра в датчике; n - общее число проб; i - точка отбора проб, i=1, 2, …, n, где n - положительное целое число.
В указанном способе, способ для вычисления угла α между плоскостью, в которой находится устройство, и горизонтальной плоскостью заключается в следующем.
Предполагая, что курсовой угол устройства во время первой парковки равен β, угол α между плоскостью, в которой находится устройство, и горизонтальной плоскостью вычислен поданным ускорения по трем осям в момент, когда угол парковки равен β, и данным ускорения по трем осям в момент, когда угол парковки равен (β+π), тогда формула для вычисления α следующая:
Figure 00000012
.
В указанном способе этап выполнения абсолютного выравнивания включает следующие этапы: построение модели фильтрации Калмана для абсолютного выравнивания, в которой вектор состояния фильтрации Калмана:
Figure 00000013
; где δx - вектор системы обнаружения ошибок; δp, δv, δψnb - позиционная ошибка, скоростная ошибка, и угловая ошибка пространственной ориентации, соответственно;
Figure 00000014
и
Figure 00000015
- нулевое смещение ускорения и нулевое смещение гироскопа, соответственно; Т обозначает перемещение. Вектор наблюдений фильтрации Калмана:
Figure 00000016
; где p - информация о GPS-позиции, v - информация о GPS-скорости.
Обновленное уравнение системы фильтрации Калмана выглядит следующим образом:
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
;
где
Figure 00000020
,
Figure 00000021
,
Figure 00000022
- производные от δр, δv, δψnb, соответственно;
Figure 00000023
- матрица поворота из системы координат устройства в систему координат навигации, fb и
Figure 00000024
- выходные данные ускорения и угловой скорости датчика, соответственно.
Начальный угол пространственной ориентации α, вычисленный во время относительного выравнивания, используют в качестве начального значения δψnb в векторе состояния фильтрации Калмана, затем вектор системы обновляют в соответствии с обновлением уравнением системы фильтрации Калмана, и выполняют фильтрацию Калмана. После того как фильтрация Калмана сходится, вычисляют ошибку δψnb угла пространственной ориентации установки датчика.
В указанном способе устройство представляет собой сельскохозяйственную машину, а сельскохозяйственная машина представляет собой трактор.
В настоящем изобретении используют относительное выравнивание и абсолютное выравнивание. Относительное выравнивание используют для выравнивания системы координат датчика на основе MEMS-IMU (инерциальный измерительный блок, inertial measurement unit) с системой координат трактора. Абсолютное выравнивание используют для выравнивания системы координат трактора с системой координат навигации. Относительный угол ошибки пространственной ориентации вычисляют во время относительного выравнивания. Относительный угол ошибки пространственной ориентации используют в качестве начального значения ошибки пространственной ориентации в векторе состояния во время абсолютного выравнивания для ускорения схождения фильтрации Калмана. Процесс абсолютного выравнивания может дополнительно улучшать точность выравнивания.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение и его особенности, формы и преимущества станут более очевидными при рассмотрении приведенных ниже чертежей, которые подробно иллюстрируют не имеющие ограничительного характера варианты реализации. На чертежах одинаковые символы относится к одинаковым деталям. Чертежи выполнены не в масштабе, а направлены на то, чтобы проиллюстрировать принципы настоящего изобретения.
На фиг. 1 приведено схематическое представление способа начального выравнивания устройства инерциальной навигации, раскрытого в настоящем изобретении;
На фиг. 2 приведена схема последовательности процесса относительного выравнивания согласно настоящему изобретению;
На фиг. 3 приведена схема последовательности процесса абсолютного выравнивания согласно настоящему изобретению;
Осуществление изобретения
Чтобы обеспечить полное понимание настоящего изобретения, в следующем описании изложено множество конкретных деталей. Однако очевидно, что специалисты в данной области могут реализовать настоящее изобретение без одной или более описанных здесь деталей. В других примерах, чтобы не мешать объяснению настоящего изобретения, хорошо известные особенности не описаны.
Чтобы обеспечить полное понимание настоящего изобретения, ниже приведены подробные этапы и подробная структура для пояснения технического решения согласно настоящему изобретению. Ниже подробно описаны предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения. Однако кроме описанных, настоящее изобретение может иметь другие варианты реализации.
Настоящее изобретение обеспечивает способ начального выравнивания устройства инерциальной навигации. Со ссылкой на фиг. 1 способ, по существу, включает следующие этапы.
На этапе S1, устройство снабжают предусмотренным датчиком, и датчик предварительно программируют.
В дополнительном варианте реализации настоящего изобретения этап предварительной подготовки датчика включает следующие этапы.
На этапе S1a датчик инициализируют;
На этапе S1b для уменьшения влияния вибрации устройства на датчик, на датчике выполняют процесс фильтрации, а именно, специальный процесс, показанный на чертежах.
На этапе S2 для вычисления ошибки угла установки датчика выполняют процесс относительного выравнивания.
В дополнительном варианте реализации настоящего изобретения, со ссылкой на фиг. 2, этап выполнения процесса относительного выравнивания включает следующие этапы. Вначале устройство располагают, чтобы оно было неподвижным в определенном направлении, затем собирают данные ускорения по трем осям, затем устройство поворачивают на 180 градусов, затем собирают данные ускорения потрем осям, и затем вычисляют угол ошибки установки датчика для получения углов ошибки установки датчика в различных направлениях.
В указанном способе формула для вычисления углов ошибки установки такая:
Figure 00000025
где А, В, С - коэффициенты модели;
Figure 00000026
,
Figure 00000027
,
Figure 00000028
выходные значения акселерометра в датчике; γ, θ, ϕ - углы ошибки установки датчика, g - гравитационное ускорение Земли, α - угол между плоскостью, в которой находится устройство, и горизонтальной плоскостью.
Выполняют аппроксимацию методом наименьших квадратов для получения формулы для расчета коэффициентов модели А, В, С:
Figure 00000029
где
Figure 00000030
,
Figure 00000031
,
Figure 00000032
- выходные значения акселерометра в датчике; n - общее число проб; i - точка отбора проб, i=1, 2, …, n, n - положительное целое число. Например, n=8, 9, 10, 12 ….
Способ вычисления угла α между плоскостью, в которой расположено устройство, и горизонтальной плоскостью приведен ниже.
Предположим, что курсовой угол устройства во время первой парковки равен β, угол α между плоскостью, в которой находится устройство, и горизонтальной плоскостью вычислен по данным ускорения по трем осям в момент, когда угол парковки равен β, и данным ускорения по трем осям в момент, когда угол парковки равен (β+π), тогда формула для вычисления α следующая:
Figure 00000033
А, В, С и α могут быть вычислены по формулам (2) и (3). Затем А, В, С, и α подставляют в формулу (1) для вычисления углов ошибки установки γ, θ, ϕ.
На этапе S3 для вычисления угловой ошибки пространственной ориентации установки датчика, для дополнительного увеличения точности угла ошибки пространственной ориентации, вычисленной по относительному выравниванию, выполняют процесс абсолютного выравнивания.
В настоящем изобретении со ссылкой на фиг. 3, этап выполнения абсолютного выравнивания включает следующие этапы.
Во-первых, строят модель фильтрации Калмана для абсолютного выравнивания.
Получают вектор состояния фильтрации Калмана, как
Figure 00000034
где δх - вектор системы обнаружения ошибок; δp, δv, δψnb - позиционная ошибка, скоростная ошибка, и угловая ошибка пространственной ориентации, соответственно;
Figure 00000035
и
Figure 00000036
- нулевое смещение ускорения и нулевое смещение гироскопа, соответственно; Т указывает перемещение.
После этого вектор наблюдений фильтрации Калмана получают как
Figure 00000037
где p - информация о GPS-позиции, v - информация о GPS-скорости.
Далее, обновленное уравнение системы фильтрации строят следующим образом:
Figure 00000038
где
Figure 00000039
,
Figure 00000040
,
Figure 00000041
- производные от δр, δv, δψnb, соответственно;
Figure 00000042
- матрица поворота из системы координат устройства в систему координат навигации, fb и
Figure 00000043
- выходные данные ускорения и угловой скорости датчика, соответственно.
Начальный угол ориентации α, вычисленный по формуле (3) относительного выравнивания, используют в качестве начального значения δψnb в векторе состояния фильтрации Калмана (или называемого вектором состояния Калмана), затем вектор системы фильтрации Калмана обновляют в соответствии с формулой (6) и выполняют фильтрацию Калмана.
После того как фильтрация Калмана сходится, вычисленный и выходной углы пространственной ориентации являются относительно корректной угловой ошибкой δψnb пространственной ориентации установки датчика (т.е. углом выравнивания). Точность угла ошибки пространственной ориентации, вычисленная при относительном выравнивании, может быть дополнительно улучшена с помощью угловой ошибки δψnb пространственной ориентации установки.
В дополнительном варианте реализации настоящего изобретения устройство представляет собой сельскохозяйственную машину. Например, сельскохозяйственная машина является сельскохозяйственным трактором.
Реализация недорогого устройства инерциальной навигации для сельскохозяйственных машин (т.е. трехмерного акселерометра и трехмерного гироскопа) в настоящем изобретении включает два аспекта, т.е. относительное выравнивание и абсолютное выравнивание. Относительное выравнивание используют для выравнивания системы координат датчика на основе MEMS-IMU с системой координат трактора. Абсолютное выравнивание используют для выравнивания системы координат трактора с системой координат навигации. Относительный угол ошибки пространственной ориентации вычисляют во время относительного выравнивания. Относительный угол ошибки пространственной ориентации используют в качестве начального значения ошибки пространственной ориентации в векторе состояния во время абсолютного выравнивания для ускорения схождения фильтрации Калмана. Процесс абсолютного выравнивания может дополнительно улучшать точность выравнивания.
Поскольку в настоящем изобретении принято указанное техническое решение, оно имеет следующие преимущества.
(1) Способ начального выравнивания инерциальной навигации в настоящем изобретении может исключать необходимость в высокоточном гироскопе, используемом с традиционном способе выравнивания.
(2) В настоящем изобретении выравнивание может быть получено без какого-либо другого периферийного оборудования, и настоящее изобретение имеет более высокую точность выравнивания.
(3) Способ начального выравнивания и инерциальной навигации в настоящем изобретении может увеличивать скорость схождения фильтрации Калмана, и может значительно уменьшать угловую ошибку пространственной ориентации, скоростную ошибку и позиционную ошибку, накапливающуюся стечением времени.
Выше описаны предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения. Должно быть понятно, что настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами реализации, описанными выше. Устройства и конструкции, не описанные подробно, должны быть понятны и могут быть осуществлены обычным общепринятым способом. Любой специалист в данной области может использовать способ и техническое содержание, раскрытое выше, для выполнения ряда изменений и модификаций или эквивалентных вариантов реализации, изменяемых посредством эквивалентных модификаций в соответствии с техническим решением настоящего изобретения, не отходя от объема технического решения согласно настоящему изобретению. Это не влияет на существенное содержание настоящего изобретения. Таким образом, какая-либо простая модификация, эквивалентные изменения и модификации, применяемые к техническому существенному содержанию настоящего изобретения, не отходя от технического решения настоящего изобретения, все еще подпадают под объем защиты настоящего изобретения.

Claims (31)

1. Способ начального выравнивания устройства инерциальной навигации, включающий следующие этапы:
обеспечение устройства, снабженного датчиком, и выполнение предварительной подготовки датчика;
выполнение относительного выравнивания для вычисления угла ошибки установки датчика;
выполнение абсолютного выравнивания для вычисления угловой ошибки пространственной ориентации установки датчика для улучшения точности угла ошибки пространственной ориентации, вычисленного во время относительного выравнивания, при этом
этап выполнения относительного выравнивания включает следующие этапы:
расположение устройства таким образом, чтобы оно было неподвижным в некотором направлении, сбор данных ускорения по трем осям, затем поворот устройства на 180 градусов и сбор данных ускорения по трем осям;
вычисление угла ошибки установки датчика для получения угла ошибки установки датчика в различных направлениях.
2. Способ по п. 1, в котором этап предварительной подготовки датчика включает следующие этапы:
инициализация датчика и
фильтрация датчика для уменьшения влияния вибрации устройства на датчик.
3. Способ по п. 1, в котором формула для вычисления угла ошибки установки имеет вид:
Figure 00000044
Figure 00000045
где А, В, С - коэффициенты модели;
Figure 00000046
- выходные значения акселерометра в датчике; γ, θ, ϕ - углы ошибки установки датчика; g - гравитационное ускорение Земли; α - угол между плоскостью, в которой находится устройство, и горизонтальной плоскостью.
4. Способ по п. 3, в котором выполняют аппроксимацию данных методом наименьших квадратов для получения формулы для расчета коэффициентов модели А, В, С:
Figure 00000047
где
Figure 00000046
- выходные значения акселерометра в датчике; n - общее число проб; i - точка отбора проб, i=1,2,…, n, где n - положительное целое число.
5. Способ по п. 3, в котором угол между плоскостью, в которой находится устройство, и горизонтальной плоскостью вычисляют следующим образом:
предполагают, что курсовой угол устройства во время первой парковки равен β, угол α между плоскостью, в которой находится устройство, и горизонтальной плоскостью вычислен с использованием данных ускорения по трем осям в момент, когда угол парковки равен β, и данных ускорения по трем осям в момент, когда угол парковки равен (β+π), тогда формула для вычисления α следующая:
Figure 00000048
6. Способ по п. 5, в котором этап выполнения абсолютного выравнивания включает следующие этапы:
построение модели фильтрации Калмана для абсолютного выравнивания, в которой
вектор состояния фильтрации Калмана:
Figure 00000049
, где δх - вектор системы обнаружения ошибок; δр, δν, δψnb - позиционная ошибка, скоростная ошибка и угловая ошибка пространственной ориентации соответственно;
Figure 00000050
и
Figure 00000051
- нулевое смещение ускорения и нулевое смещение гироскопа соответственно; Т указывает перемещение;
вектор наблюдений фильтрации Калмана:
Figure 00000052
, где р - информация о GPS-позиции, v - информация о GPS-скорости;
обновленное уравнение системы фильтрации Калмана выглядит следующим образом:
Figure 00000053
,
Figure 00000054
,
Figure 00000055
,
где
Figure 00000056
- производные от δр, δν, δψnb соответственно;
Figure 00000057
- матрица поворота из системы координат устройства в систему координат навигации; ƒb и
Figure 00000058
- выходные данные ускорения и угловой скорости датчика, соответственно;
начальный угол пространственного положения α, вычисленный с помощью относительного выравнивания, используют в качестве начального значения δψnb в векторе состояния фильтрации Калмана, затем вектор системы обновляют в соответствии с обновленным уравнением системы фильтрации Калмана и выполняют фильтрацию Калмана; после того как фильтрация Калмана сходится, вычисляют угловую ошибку δψnb пространственной ориентации установки.
7. Способ по п. 1, в котором устройство представляет собой сельскохозяйственную машину, а сельскохозяйственная машина представляет собой трактор.
RU2017125038A 2015-10-13 2016-07-04 Способ начального выравнивания устройства инерциальной навигации RU2670243C9 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510669553.0 2015-10-13
CN201510669553.0A CN105203129B (zh) 2015-10-13 2015-10-13 一种惯导装置初始对准方法
PCT/CN2016/088343 WO2017063388A1 (zh) 2015-10-13 2016-07-04 一种惯导装置初始对准方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2670243C1 true RU2670243C1 (ru) 2018-10-19
RU2670243C9 RU2670243C9 (ru) 2018-12-04

Family

ID=54950938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017125038A RU2670243C9 (ru) 2015-10-13 2016-07-04 Способ начального выравнивания устройства инерциальной навигации

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10670424B2 (ru)
EP (1) EP3364155A4 (ru)
KR (1) KR101988786B1 (ru)
CN (1) CN105203129B (ru)
RU (1) RU2670243C9 (ru)
WO (1) WO2017063388A1 (ru)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105203129B (zh) * 2015-10-13 2019-05-07 上海华测导航技术股份有限公司 一种惯导装置初始对准方法
JP6422912B2 (ja) 2016-04-06 2018-11-14 株式会社クボタ 測位検出装置及び測位検出装置を備えた作業機
CN108594283B (zh) * 2018-03-13 2022-04-29 北京沙谷科技有限责任公司 Gnss/mems惯性组合导航系统的自由安装方法
CN109211276B (zh) * 2018-10-30 2022-06-03 东南大学 基于gpr与改进的srckf的sins初始对准方法
CN109596144B (zh) * 2018-12-10 2020-07-24 苏州大学 Gnss位置辅助sins行进间初始对准方法
CN109959390B (zh) * 2018-12-26 2022-11-22 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种旋转调制系统双位置安装偏差补偿方法
CN110031023A (zh) * 2019-05-16 2019-07-19 上海华测导航技术股份有限公司 一种工程机械姿态传感器系统误差标定方法
CA3143762A1 (en) * 2019-06-17 2020-12-24 Rohit Seth Relative position tracking using motion sensor with drift correction
CN110440830B (zh) * 2019-08-20 2023-03-28 湖南航天机电设备与特种材料研究所 动基座下车载捷联惯导系统自对准方法
CN110388941B (zh) * 2019-08-28 2021-09-10 北京机械设备研究所 一种基于自适应滤波的车辆姿态对准方法
CN110388942B (zh) * 2019-08-28 2021-09-10 北京机械设备研究所 一种基于角度和速度增量的车载姿态精对准系统
CN112798010B (zh) * 2019-11-13 2023-05-09 北京三快在线科技有限公司 一种视觉惯性里程计vio系统的初始化方法、装置
CN111102991A (zh) * 2019-11-28 2020-05-05 湖南率为控制科技有限公司 一种基于航迹匹配的初始对准方法
CN110873577B (zh) * 2019-12-02 2022-05-17 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 一种水下快速动基座对准方法及装置
CN111238532B (zh) * 2019-12-23 2022-02-01 湖北航天技术研究院总体设计所 一种适用于晃动基座环境的惯性测量单元标定方法
CN111216708B (zh) 2020-01-13 2022-02-11 上海华测导航技术股份有限公司 车辆导航引导系统及车辆
CN111272199B (zh) * 2020-03-23 2022-09-27 北京爱笔科技有限公司 一种imu的安装误差角的标定方法及装置
CN113155150A (zh) * 2020-10-23 2021-07-23 中国人民解放军火箭军工程大学 一种基于凝固载体坐标系的惯导初始姿态解算方法
CN113137977B (zh) * 2021-04-21 2022-07-01 扬州大学 一种sins/偏振光组合导航初始对准滤波方法
CN113433600B (zh) * 2021-06-23 2022-04-12 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 一种重力仪安装误差角标定方法
CN114061623B (zh) * 2021-12-30 2022-05-17 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 一种基于双天线测向的惯性传感器零偏误差辨识方法
CN114526734B (zh) * 2022-03-01 2022-11-29 长沙金维信息技术有限公司 用于车载组合导航的安装角补偿方法
CN114993242B (zh) * 2022-06-17 2023-03-31 北京航空航天大学 一种基于加速度匹配的阵列式pos安装偏差角标定方法
CN115096321B (zh) * 2022-06-23 2024-08-06 中国人民解放军63921部队 一种车载捷联惯导系统鲁棒无迹信息滤波对准方法及系统
CN115435817B (zh) * 2022-11-07 2023-03-14 开拓导航控制技术股份有限公司 Mems惯导安装误差的标定方法、存储介质和控制计算机
CN118426017A (zh) * 2024-04-28 2024-08-02 牧星智能工业科技(上海)有限公司 一种基于农业场景自定义坐标的电台rtk组合导航定位方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2300081C1 (ru) * 2005-11-07 2007-05-27 Александр Викторович Захарин Способ определения инструментальных погрешностей измерителей инерциальной навигационной системы на этапе начальной выставки
US20090049910A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 Sagem Defense Securite Method of determining a speed of rotation of an axially symmetrical vibrating sensor, and a corresponding inertial device
RU2406973C2 (ru) * 2009-02-05 2010-12-20 Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" Способ калибровки бесплатформенных инерциальных навигационных систем
CN103743414A (zh) * 2014-01-02 2014-04-23 东南大学 一种里程计辅助车载捷联惯导系统行进间初始对准方法
RU2527140C2 (ru) * 2009-10-26 2014-08-27 Лэйка Геосистемс Аг Способ калибровки инерциальных датчиков
RU2563333C2 (ru) * 2013-07-18 2015-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" Бесплатформенная инерциальная навигационная система

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3638883A (en) * 1968-05-21 1972-02-01 Dynasciences Corp Cross-rate axis sensor
JP3162187B2 (ja) * 1992-06-29 2001-04-25 三菱プレシジョン株式会社 移動体の慣性検出手段の初期座標値設定方法と装置
US5886257A (en) * 1996-07-03 1999-03-23 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Autonomous local vertical determination apparatus and methods for a ballistic body
US6647352B1 (en) * 1998-06-05 2003-11-11 Crossbow Technology Dynamic attitude measurement method and apparatus
US6341249B1 (en) * 1999-02-11 2002-01-22 Guang Qian Xing Autonomous unified on-board orbit and attitude control system for satellites
US6453239B1 (en) * 1999-06-08 2002-09-17 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for borehole surveying
US6681182B2 (en) * 2002-02-01 2004-01-20 The Aerospace Corporation Fault detection pseudo gyro
ES2238936B1 (es) * 2004-02-27 2006-11-16 INSTITUTO NACIONAL DE TECNICA AEROESPACIAL "ESTEBAN TERRADAS" Sistema y metodo de fusion de sensores para estimar posicion, velocidad y orientacion de un vehiculo, especialmente una aeronave.
US8224574B2 (en) * 2004-05-12 2012-07-17 Northrop Grumman Guidance And Electronics Company, Inc. System for multiple navigation components
DE102005033237B4 (de) * 2005-07-15 2007-09-20 Siemens Ag Verfahren zur Bestimmung und Korrektur von Fehlorientierungen und Offsets der Sensoren einer Inertial Measurement Unit in einem Landfahrzeug
US7421343B2 (en) * 2005-10-27 2008-09-02 Honeywell International Inc. Systems and methods for reducing vibration-induced errors in inertial sensors
US7561960B2 (en) * 2006-04-20 2009-07-14 Honeywell International Inc. Motion classification methods for personal navigation
CA2649990A1 (en) * 2006-06-15 2007-12-21 Uti Limited Partnership Vehicular navigation and positioning system
US7835832B2 (en) * 2007-01-05 2010-11-16 Hemisphere Gps Llc Vehicle control system
KR100898169B1 (ko) * 2007-03-23 2009-05-19 국방과학연구소 관성항법시스템의 초기정렬 방법
JP4466715B2 (ja) * 2007-10-25 2010-05-26 トヨタ自動車株式会社 脚式ロボット、及びその制御方法
CN101701825A (zh) * 2009-09-28 2010-05-05 龙兴武 高精度激光陀螺单轴旋转惯性导航系统
CN101975872B (zh) * 2010-10-28 2011-09-14 哈尔滨工程大学 石英挠性加速度计组件零位偏置的标定方法
KR101213975B1 (ko) * 2010-11-05 2012-12-20 국방과학연구소 비행 중 정렬 장치 및 그 방법
US20130245984A1 (en) * 2010-11-17 2013-09-19 Hillcrest Laboratories, Inc. Apparatuses and methods for magnetometer alignment calibration without prior knowledge of the local magnetic field
US9891054B2 (en) * 2010-12-03 2018-02-13 Qualcomm Incorporated Inertial sensor aided heading and positioning for GNSS vehicle navigation
KR101257935B1 (ko) * 2010-12-06 2013-04-23 국방과학연구소 관성 항법 시스템의 바이어스 추정치를 이용한 정렬 장치 및 그 항법 시스템
US9160980B2 (en) * 2011-01-11 2015-10-13 Qualcomm Incorporated Camera-based inertial sensor alignment for PND
CN102168991B (zh) 2011-01-29 2012-09-05 中北大学 三轴矢量传感器与安装载体间安装误差的标定补偿方法
CN102865881B (zh) * 2012-03-06 2014-12-31 武汉大学 一种惯性测量单元的快速标定方法
US9915550B2 (en) * 2012-08-02 2018-03-13 Memsic, Inc. Method and apparatus for data fusion of a three-axis magnetometer and three axis accelerometer
CN103245359B (zh) 2013-04-23 2015-10-28 南京航空航天大学 一种惯性导航系统中惯性传感器固定误差实时标定方法
US10247556B2 (en) * 2013-07-23 2019-04-02 The Regents Of The University Of California Method for processing feature measurements in vision-aided inertial navigation
ITTO20130645A1 (it) * 2013-07-30 2015-01-31 St Microelectronics Srl Metodo e sistema di calibrazione in tempo reale di un giroscopio
US9714548B2 (en) * 2013-08-23 2017-07-25 Flexit Australia Pty Ltd. Apparatus for single degree of freedom inertial measurement unit platform rate isolation
JP6351164B2 (ja) * 2014-06-12 2018-07-04 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 ビーム照射対象確認装置、ビーム照射対象確認プログラム、および阻止能比算出プログラム
CN104064869B (zh) * 2014-06-13 2016-10-05 北京航天万达高科技有限公司 基于mems惯导的双四元数动中通天线控制方法及系统
CN104165638B (zh) * 2014-08-07 2017-02-08 北京理工大学 一种双轴旋转惯导系统多位置自主标定方法
US10234292B2 (en) * 2014-08-08 2019-03-19 Stmicroelefctronics S.R.L. Positioning apparatus and global navigation satellite system, method of detecting satellite signals
US9857198B2 (en) * 2015-02-04 2018-01-02 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Apparatus and method for inertial sensor calibration
US9651399B2 (en) * 2015-03-25 2017-05-16 Northrop Grumman Systems Corporation Continuous calibration of an inertial system
CN105203129B (zh) 2015-10-13 2019-05-07 上海华测导航技术股份有限公司 一种惯导装置初始对准方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2300081C1 (ru) * 2005-11-07 2007-05-27 Александр Викторович Захарин Способ определения инструментальных погрешностей измерителей инерциальной навигационной системы на этапе начальной выставки
US20090049910A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 Sagem Defense Securite Method of determining a speed of rotation of an axially symmetrical vibrating sensor, and a corresponding inertial device
RU2406973C2 (ru) * 2009-02-05 2010-12-20 Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" Способ калибровки бесплатформенных инерциальных навигационных систем
RU2527140C2 (ru) * 2009-10-26 2014-08-27 Лэйка Геосистемс Аг Способ калибровки инерциальных датчиков
RU2563333C2 (ru) * 2013-07-18 2015-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" Бесплатформенная инерциальная навигационная система
CN103743414A (zh) * 2014-01-02 2014-04-23 东南大学 一种里程计辅助车载捷联惯导系统行进间初始对准方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3364155A4 (en) 2019-06-12
US10670424B2 (en) 2020-06-02
KR101988786B1 (ko) 2019-06-12
CN105203129B (zh) 2019-05-07
CN105203129A (zh) 2015-12-30
US20180274940A1 (en) 2018-09-27
EP3364155A1 (en) 2018-08-22
KR20170104623A (ko) 2017-09-15
WO2017063388A1 (zh) 2017-04-20
RU2670243C9 (ru) 2018-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2670243C9 (ru) Способ начального выравнивания устройства инерциальной навигации
Rohac et al. Calibration of low-cost triaxial inertial sensors
CN103900565B (zh) 一种基于差分gps的惯导系统姿态获取方法
CN104501838B (zh) 捷联惯导系统初始对准方法
CN105698822B (zh) 基于反向姿态跟踪的自主式惯性导航行进间初始对准方法
CN103335647B (zh) 一种盾构机姿态测量系统及其测量方法
CN109596144B (zh) Gnss位置辅助sins行进间初始对准方法
CN109186597B (zh) 一种基于双mems-imu的室内轮式机器人的定位方法
WO2016198009A1 (zh) 一种检测航向的方法和装置
CN103712622B (zh) 基于惯性测量单元旋转的陀螺漂移估计补偿方法及装置
CN110398245A (zh) 基于脚戴式惯性测量单元的室内行人导航姿态估计方法
CN103453917A (zh) 一种双轴旋转式捷联惯导系统初始对准与自标校方法
CN112964240B (zh) 一种连续寻北装置、方法、电子设备及存储介质
EP2510308B1 (en) A method of determining heading by turning an inertial device
CN109959374A (zh) 一种行人惯性导航全时全程逆向平滑滤波方法
CN105547291B (zh) 室内人员自主定位系统的自适应静止检测方法
CN112729283A (zh) 一种基于深度相机/mems惯导/里程计组合的导航方法
CN104546391B (zh) 一种用于盲杖的陀螺稳定装置及其互补滤波方法
Luna et al. An indoor pedestrian positioning system based on inertial measurement unit and wireless local area network
RU2541710C1 (ru) Способ автономной азимутальной ориентации платформы трехосного гиростабилизатора на подвижном основании
CN101187558A (zh) 寻北装置
CN104154914A (zh) 一种空间稳定型捷联惯导系统初始姿态测量方法
CN116222529A (zh) 基于光纤陀螺测量角加速度的寻北方法、系统及存储介质
CN109827569A (zh) 无人车定位方法及系统
JP2017049162A (ja) 移動体の走行軌跡計測システム、移動体、及び計測プログラム

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200705