一种用于地面车辆GPS导航的惯性补偿方法

摘要

本发明涉及一种用于车载GPS导航的惯性补偿方法。目前GPS导航软件依靠GPS系统给出定位信息，当GPS信号没有或很弱时，导航软件无法正常工作。本发明的硬件包括GPS接收器、陀螺仪、加速度计。具体方法是：在GPS接收器无法正常接收到GPS信号时，将最后正常接收到的车辆运行的速度和位置的信息作为初始速度和初始位置；由陀螺仪测量车辆的行驶方向，由加速度计测量车辆行驶的加速度，确定车辆的更新速度；确定车辆的更新位置；将更新速度和更新位置作为导航信息的输入。利用本发明方法对车辆进行辅助定位，将定位结果作为导航软件必需的输入定位信息，可以使导航软件在没有GPS信号时仍能正常工作。

主权项

1.一种用于地面车辆GPS导航的惯性补偿方法，依赖于如下硬件装置：-用于从GPS系统接收定位信号的GPS接收器；-用于测定车辆运行过程中行驶方向的陀螺仪；-用于测定车辆运行过程中加速度的加速度计；其特征在于该方法具体步骤是：(1)在GPS接收器正常接收GPS信号时，直接得到车辆运行的速度和位置的信息作为导航信息的输入；在GPS接收器无法正常接收到GPS信号时，将最后正常接收到的车辆运行的速度和位置的信息作为初始速度v0 和初始位置P0；(2)由陀螺仪测量车辆的行驶方向，由加速度计测量车辆行驶的加速度，确定车辆的更新速度：$v_t=v_{t-1}\cos ({\theta }_t-{\theta }_{t-1})+\sqrt{a_{t-1}^2·\Delta t^2-v_{t-1}^2{\sin }^2({\theta }_t-{\theta }_{t-1})}$ 其中vt-1是t-1时刻的速度，vt是t时刻的更新速度；at-1是t-1时刻的车辆合成加速度，θt-1和θt分别是车辆在t-1时刻和t时刻车辆的行驶方向，Δt是陀螺仪和加速度计测量的时间间隔；(3)确定车辆的更新位置：$\left|{\mathrm{OP}}_t\right|=\left|{\mathrm{OP}}_{t-1}\right|\cos ({\theta }_t-{\theta }_{t-1})+\sqrt{v_{t-1}^2·\Delta t^2-{\left|{\mathrm{OP}}_{t-1}\right|}^2{\sin }^2({\theta }_t-{\theta }_{t-1})}$ Pt＝(xt，yt)＝(|OPt|cosθt，|OPt|sinθt)其中Pt-1是t-1时刻的位置，Pt是t时刻的更新位置，|OPt|是更新位置Pt到初始位置P0的距离；(4)将更新速度vt和更新位置Pt作为导航信息的输入；(5)重复步骤(2)、(3)和(4)，直到GPS接收器可以正常接收到GPS信号，则直接由GPS接收器得到车辆运行的速度和位置的信息作为导航信息的输入。