顾青涛,孙书良

(1.北京卫星导航中心，北京 100094；2.中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄050081)

0 引言

惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)是自主式测量传感器[1-2]，适合应用在GPS受限且自主性要求高的组合导航领域，国外许多移动车载导航系统采用GPS/IMU组合导航，能达到较高的定位定向精度[3]。车载GPS/IMU组合导航通常采用速度和位置两种量测方案[4-5]。车辆在正常行驶过程中，仅有前向速度，无侧向和天向速度，根据此特性，可以建立车辆运行学约束方程辅助进行惯性导航，但缺少前向速度约束的运行学辅助导航是一种非完整约束的辅助导航[6]。车辆的瞬时运动可看成是以车辆中心上某点为圆心的圆周运动，可以将向心加速度引入运行学约束方程[7-8]，构建完整的运动学约束方程，提高GPS/IMU组合导航系统导航定位精度。

1 引入向心加速度的车体运行约束

在车载惯导系统中选取地心坐标系i为惯性坐标系[9-10]，东北天地理坐标系n为导航坐标系[11]，载体坐标系为b，车辆运动坐标系为m，地球自转角速率为ωie。车辆正常行驶情况下，如不发生侧滑或跳跃等特殊情况，车辆在m系中的行驶速度除前向速度外均为零，得到轮式车辆的运动学约束方程[12-13]：

(1)

式中所示的运动学约束方程没有前向速度信息，因而以式(1)为观测变量的运行学辅助导航是一种非完整约束的辅助导航。惯导安装误差角度进行标定和补偿后为小角度，经初始对准后b系与m系可看作重合，车辆打滑、滑行等原因导致IMU输出错误信息时，可利用式(1)的约束方程辅助进行导航[14-15]。……