一种用于组合导航半实物仿真的里程计数据建模方法

摘要

一种用于组合导航半实物仿真的里程计数据建模方法，它有六大步骤：一、将惯导/里程计组合系统安装到载体上，并上电启动；二、装订初始参数至导航计算机；三、载体保持静止，惯导进行5分钟静态初始对准；四、完成对准后载体开始运动，运动过程中惯导进行惯性导航计算，采集并保存开始运动后50秒内惯导输出的速度值与里程计输出的速率值；五、由采集的惯导速度值计算得到载体速率参考值，再将里程计输出的速率值与载体速率参考值作差，得到里程计输出速率的噪声值；六、设定仿真轨迹，由载体的运动速度计算得到里程计的速率标准值和标度误差值，并与步骤5中得到的里程计速率的噪声值进行数据融合，得到用于组合导航半实物仿真的里程计速率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于组合导航半实物仿真的里程计数据建模方法，属于惯导技术领域。

背景技术

里程计是测量车辆行驶速度和路程的一种传感器，具有测速范围宽、动态性能好、测量误差不随时间发散的优点，与惯导系统组合能优势互补，能实现全自主、高精度导航定位。

在进行惯导/里程计组合导航仿真研究时，一般设定仿真轨迹(包含载体的运动速度、位置、姿态)，由设定仿真轨迹中载体的运动速度计算得到里程计的速率标准值，并给定里程计的标度误差值以及噪声，得到用于组合导航仿真的里程计数据。车辆在实际行驶过程中环境比较复杂，给定的仿真噪声不能全面反映里程计的噪声特性，导致组合导航仿真结果不能全面地反映实际情况。为了更好地进行惯导/里程计组合导航研究，本专利申请提出了一种用于组合导航半实物仿真的里程计数据建模方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于组合导航半实物仿真的里程计数据建模方法，它能够更好地模拟里程计输出的数据。

本发明实现方案：一种用于组合导航半实物仿真的里程计数据建模方法，该方法具体步骤如下：

步骤1、将惯导/里程计组合系统安装到载体上，并上电启动。

步骤2、装订初始参数(包括初始的经度、纬度、高度、里程计标度值)至导航计算机。

步骤3、载体保持静止，惯导进行5分钟静态初始对准。

步骤4、完成对准后载体开始运动，运动过程中惯导进行惯性导航计算，采集并保存开始运动后50秒内惯导输出的速度值与里程计输出的速率值。

步骤5、由采集的惯导速度值计算得到载体速率参考值，再将里程计输出的速率值与载体速率参考值作差，得到里程计输出速率的噪声值。

步骤6、设定仿真轨迹(包含载体的运动速度、位置、姿态)，由设定仿真轨迹中载体的运动速度计算得到里程计的速率标准值，并给定里程计的标度误差值。将里程计的速率标准值、 给定的里程计标度误差值与步骤5中得到的里程计速率的噪声值进行数据融合，得到用于组合导航半实物仿真的里程计速率。

其中，步骤5中所述的“里程计输出速率的噪声值”，提取过程说明如下：

载体开始运动，采集得到了50秒内里程计输出的速率及惯导输出的东北天方向的速度定义载体速率参考值为V^m(1)、V^m(2)…V^m(n)，里程计的速率噪声为w_D(1)、w_D(2)…w_D(n)。载体速率参考值计算公式如下：

$>V^m\left(i\right)=\sqrt{{\left[V_E^n\left(i\right)\right]}^2+{\left[V_N^n\left(i\right)\right]}^2+{\left[V_U^n\left(i\right)\right]}^2},(i=1...n)$>

里程计输出速率噪声值计算公式如下：

$>w_D\left(i\right)=V_D^m\left(i\right)-V^m\left(i\right),(i=1...n)$>

其中，步骤6中所述的“得到用于组合导航半实物仿真的里程计速率”，补充说明如下：

设定仿真轨迹(包含载体的运动速度、位置、姿态)，定义仿真轨迹中导航坐标系下载体运动速度向量为Vⁿ，在导航坐标系下三个方向的分量分别为计算得到里程计的速率标准值公式如下：

$>V_{\mathrm{Dt}}^m\left(i\right)=\sqrt{{\left[v_x^n\left(i\right)\right]}^2+{\left[v_y^n\left(i\right)\right]}^2+{\left[v_z^n\left(i\right)\right]}^2},(i=1...n)$>

由计算得到里程计的速率标准值给定里程计的标度误差值δK_D，里程计的速率噪声wD(i)，得到用于组合导航半实物仿真的里程计速率计算公式如下：

$>V_{\mathrm{Df}}^m\left(i\right)=(1+\delta K_D)V_{\mathrm{Dt}}^m\left(i\right)+w_D\left(i\right),(i=1...n)$>

优点及功效：该方法的优点是用里程计的实际噪声替代仿真噪声，为研究惯导/里程计组合导航提供了更好的支持。

附图说明

图1为里程计数据建模方法框图；

图2为本发明里程计数据建模方法流程图；

图中符号说明如下：

惯导输出的东、北、天方向的速度

V^m：由惯导输出的速度计算得到的载体速率

里程计输出的速率

w_D：里程计输出的速率噪声

由设定仿真轨迹中载体的运动速度计算得到里程计的速率标准值

δK_D：给定的里程计标度误差

用于组合导航半实物仿真的里程计数据

Vⁿ：设定的仿真轨迹中载体的运动速度

具体实施方式

见图1、图2，本发明一种用于组合导航半实物仿真的里程计数据建模方法，该方法具体步骤如下：

步骤1、将惯导/里程计组合系统安装到载体上，并上电启动。

步骤2、装订初始参数(包括初始的经度、纬度、高度、里程计标度值)至导航计算机。

步骤3、载体保持静止，惯导进行5分钟静态初始对准。

步骤4、完成对准后载体开始运动，运动过程中惯导进行惯性导航计算，采集并保存开始运动后50秒内惯导输出的速度值与里程计输出的速率值。

步骤5、由采集的惯导速度值计算得到载体速率参考值，再将里程计输出的速率值与载体速率参考值作差，得到里程计输出速率的噪声值。

步骤6、设定仿真轨迹(包含载体的运动速度、位置、姿态)，由设定仿真轨迹中载体的运动速度计算得到里程计的速率标准值，并给定里程计的标度误差值。将里程计的速率标准值、给定的里程计标度误差值与步骤5中得到的里程计速率的噪声值进行数据融合，得到用于组合导航半实物仿真的里程计速率。

其中，步骤5中所述的“里程计输出速率的噪声值”，提取过程说明如下：

载体开始运动，采集得到了50秒内里程计输出的速率及惯导输出的东北天方向的速度定义载体速率参考值为V^m(1)、V^m(2)…V^m(n)，里程计的速率噪声为w_D(1)、w_D(2)…w_D(n)。载体速率参考值计算公式如下：

$>V^m\left(i\right)=\sqrt{{\left[V_E^n\left(i\right)\right]}^2+{\left[V_N^n\left(i\right)\right]}^2+{\left[V_U^n\left(i\right)\right]}^2},(i=1...n)$>

里程计输出速率噪声值计算公式如下：

$>w_D\left(i\right)=V_D^m\left(i\right)-V^m\left(i\right),(i=1...n)$>

其中，步骤6中所述的“得到用于组合导航半实物仿真的里程计速率”，补充说明如下：

设定仿真轨迹(包含载体的运动速度、位置、姿态)，定义仿真轨迹中导航坐标系下载体运动速度向量为Vⁿ，在导航坐标系下三个方向的分量分别为计算得到里程计的速率标准值公式如下：

$>V_{\mathrm{Dt}}^m\left(i\right)=\sqrt{{\left[v_x^n\left(i\right)\right]}^2+{\left[v_y^n\left(i\right)\right]}^2+{\left[v_z^n\left(i\right)\right]}^2},(i=1...n)$>

由计算得到里程计的速率标准值给定里程计的标度误差值δK_D，里程计的速率噪声w_D(i)，得到用于组合导航半实物仿真的里程计速率计算公式如下：

$>V_{\mathrm{Df}}^m\left(i\right)=(1+\delta K_D)V_{\mathrm{Dt}}^m\left(i\right)+w_D\left(i\right),(i=1...n).$>