单天线GNSS和IMU组合导航的初始对准方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115900696A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211338243.7(22)申请日2022.10.28(71)申请人潍柴雷沃智慧农业科技股份有限公司地址261206山东省潍坊市坊子区北海南路192号(72)发明人黄昆储成高王辉温欣(74)专利代理机构北京轻创知识产权代理有限公司11212专利代理师尉保芳(51)Int.Cl.G01C21/16(2006.01)G01C25/00(2006.01)G01S19/47(2010.01)权利要求书2页说明书9页附图4页(54)发明名称单天线GNSS和IMU组合导航的初始对准方法及装置(57)摘要本发明公开了一种单天线GNSS和IMU组合导航的初始对准方法及装置，方法包括：实时采集IMU测量数据和GNSSRTK导航数据；对IMU测量数据中的高频加速度值进行滑动平均，获得纵向加速度平滑值；根据GNSSRTK导航数据中的速度信息和纵向加速度平滑值确定载体速度与载体纵向的相对关系；根据GNSSRTK导航数据中的速度信息和航迹角确定航向角，对航向角进行连续性处理及平滑滤波，得到平滑滤波航向角；根据载体速度与载体纵向的相对关系对平滑滤波航向角进行偏差修正，得到初始航向值。本发明安装结构简单、成本低、抗磁干扰能力强，可在较宽的速度范围内获得较高精度的初始航向角，可进一步提高农机作业的自动化、智能化程度，降低物料和维护成本，提高经济效益。CN115900696ACN115900696A权利要求书1/2页1.一种单天线GNSS和IMU组合导航的初始对准方法，其特征在于，包括：实时采集IMU测量数据和GNSSRTK导航数据；对所述IMU测量数据中的高频加速度值进行滑动平均，获得纵向加速度平滑值；根据所述GNSSRTK导航数据中的速度信息和所述纵向加速度平滑值确定载体速度与载体纵向的相对关系；根据所述GNSSRTK导航数据中的速度信息和航迹角确定航向角，并对所述航向角进行连续性处理及平滑滤波，得到平滑滤波航向角；根据载体速度与载体纵向的相对关系对所述平滑滤波航向角进行偏差修正，得到初始对准的初始航向值。2.根据权利要求1所述的单天线GNSS和IMU组合导航的初始对准方法，其特征在于，所述根据所述GNSSRTK导航数据中的速度信息和所述纵向加速度平滑值确定载体速度与载体纵向的相对关系，包括：根据东向速度和北向速度确定载体状态的变化；当载体状态由静止状态转为过渡状态，且过渡状态持续预设时长时，则计算过渡状态下所述纵向加速度平滑值的平均值；其中，所述过渡状态为由静止状态过渡到运动状态之间的状态；所述预设时长小于或等于所述高频加速度值进行滑动平均处理时滑动平均时间的上限；根据过渡状态下所述纵向加速度平滑值的平均值与静止状态下所述纵向加速度平滑值的差值确定载体速度与载体纵向的相对关系；当所述差值绝对值大于或等于预设加速度阈值时，设置载体速度与载体纵向的相对关系标志，并确定载体状态由过渡状态转为运动状态。3.根据权利要求2所述的单天线GNSS和IMU组合导航的初始对准方法，其特征在于，所述根据所述东向速度和北向速度确定载体状态的变化，包括：当所述东向速度的绝对值和北向速度的绝对值均持续小于第一速度阈值，且持续时间大于或等于第一预设时间时，确定载体状态进入静止状态；否则保持为准备状态；当所述东向速度的绝对值或北向速度的绝对值持续大于第一速度阈值，且持续时间大于或等于第一预设时间时，确定载体状态进入过渡状态，否则保持为静止状态。4.根据权利要求2所述的单天线GNSS和IMU组合导航的初始对准方法，其特征在于，所述根据过渡状态下所述纵向加速度平滑值的平均值与静止状态下所述纵向加速度平滑值的差值确定载体速度与载体纵向的相对关系，包括：当所述差值绝对值大于或等于预设加速度阈值，且过渡状态下所述纵向加速度平滑值的平均值大于静止状态下所述纵向加速度平滑值，则确定所述载体速度与载体纵向方向相同；当所述差值绝对值大于或等于预设加速度阈值，且过渡状态下所述纵向加速度平滑值的平均值小于静止状态下所述纵向加速度平滑值，则确定所述载体速度与载体纵向方向相反；当所述差值绝对值小于预设加速度阈值，则表示所述载体速度与载体纵向方向不确定。5.根据权利要求3所述的单天线GNSS和IMU组合导航的初始对准方法，其特征在于，所2CN115900696A权利要求书2/2页述根据所述GNSSRTK导航数据中的速度信息和航迹角确定航向角，包括：当水平地面速度持续大于第二速度阈值，且持续时间大于或等于第二预设时间时，确定当前所述航迹角有效；所述第二速度阈值大于所述第一速度阈值；在当前所述航迹角有效的情况下，对相应的东向速度和北向速度进行平滑滤波，得到东向滤波速度和北向