一种组合导航装置的初始化方法、组合导航装置及计算机可读介质与流程

1.本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种组合导航装置的初始化方法、执行该方法的组合导航装置以及计算机可读介质。


背景技术：

2.传统的gnss(global navigation satellite system，全球导航卫星系统，它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的gps、俄罗斯的glonass、欧洲的galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统)接收机虽满足厘米级的定位精度，但是需要对中杆水准气泡调平才可进行测量，这样在很多场景下不可使用，例如：墙角点，无法达到让对中杆垂直的要求，使得作业效率也相对较低。为了实现gnss接收机倾斜测量，需要角度测量系统，多数内部集成了imu(惯性测量单元：inertial measurement unit)或(和)磁力计，通过组合导航方式实现对困难点的测量。
3.惯性导航系统是一个积分递推系统，由上一时刻的导航结果递推得到当前时刻的导航参数，这一特性决定了必须经过初始校准的过程后才可完成首个历元的导航解算。导航参数通常包括位置、速度和姿态角及航向角。位置、速度初始值通常由gnss直接获取，姿态角在静态场景下由加速度计计算得到。受成本及尺寸的限制，多数惯导gnss接收机使用低成本的mems(微电子机械系统：micro
‑
electro
‑
mechanical systems)惯性器件，陀螺零偏有几十度/小时到几百度/小时不等，根本无法实现航向的静基座自对准。目前市场上，仅使用imu的方案，航向角的初始校准大多较繁琐，例如需手持接收机走直线数米至数十米才可完成；也有原地进行前后摇晃接收机的操作实现航向初始校准，但是受摇晃幅度以及速度的影响，初始化时间几十秒不等。使用imu和磁力计的方案，虽然可较容易实现航向角的初始化，但是在用户未知磁环境好坏的情况下，进行磁标定易受外部磁场的电磁干扰，可靠性差。
4.此外，带对中杆的gnss接收机，即便做到航向角快速准确地初始化，但是当人员不便到达目标点附近时，受对中杆长度的限制，亦不能实现对目标点的测量。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明实施例提供了一种组合导航装置的初始化方法，所述组合导航装置包括gnss模块、处理器模块、传感器模块和测距模块，所述初始化方法包括如下步骤：在地表上任意选取一个固定点；将所述组合导航装置静置在水平地面，获得所述传感器模块的零偏值；拿起所述组合导航装置后静置，获得所述传感器模块的各参数的初始值；将所述组合导航装置放置在多个不同地点，并以多个不同姿态对准所述固定点进行瞄准，获取对应的所述传感器模块的多个估算参数、测量点与所述固定点的多个距离值；获取所述gnss模块解算的测量点坐标值；根据所述传感器模块的多个估算参数、所述测量点与所述固定点的多个距离值、所述gnss模块解算的测量点坐标值，计算所述传感器模块的误差
值。
6.在一些实施例中，所述传感器模块的各参数的初始值包括横滚角和俯仰角的初始值。
7.在一些实施例中，所述传感器模块的多个估算参数包括所述传感器模块解算的姿态角和航向角。
8.在一些实施例中，将所述组合导航装置放置在多个不同地点，并以多个不同姿态对准所述固定点进行瞄准包括在所述固定点前、后、左、或右三个方位，同时将所述组合导航装置倾斜或旋转3个不同角度分别对固定点进行3次瞄准。
9.在一些实施例中，所述多个不同地点设置在以所述固定点为圆心的圆弧轨迹上。
10.在一些实施例中，根据所述传感器模块的多个估算参数、测量点与所述固定点的多个距离值、所述gnss模块解算的测量点坐标值，计算所述传感器模块的误差值包括以下步骤:
11.根据所述测量点与所述固定点的距离值，所述gnss模块的相位中心与所述固定点的位置关系可由下式表示：
[0012][0013]
上式中，n表示当地地理坐标系，坐标原点位于所述传感器模块的中心，x轴平行于当地水平面指向地理北向，y轴平行于当地水平面指向地理东向，z轴与x轴、y轴构成右手系指向水平面下方；b表示所述传感器模块坐标系，坐标原点位于所述传感器模块的中心，x轴垂直接收机面板指向内侧，y轴垂直于x轴指向枪体右侧，z轴与x轴、y轴构成右手系；表示所述固定点的位置矢量在n系下的投影，m表示所述固定点；表示所述gnss模块的相位中心位置矢量在n系下的投影，可由所述gnss模块解算获得；表示n系到b系的坐标转换矩阵；r
b
表示所述传感器模块中心指向所述固定点矢量在b系下的投影；l
b
表示所述传感器模块中心指向所述gnss模块的相位中心的矢量在b系下的投影。
[0014]
其中所述n系到b系的坐标转换矩阵可由下式表示：
[0015][0016]
上式中，c表示cos(
·
)；s表示sin(
·
)；θ表示俯仰角；φ表示横滚角；表示航向角。
[0017]
不同观测时刻下的坐标转换矩阵可由下式表示：
[0018][0019]
上式中，t
k
表示当前时刻；t
k
‑1表示前一时刻；表示前后两个时刻b系的旋转变化。
[0020]
可由下式表示：
[0021][0022]
其中，
[0023][0024]
其中，
[0025][0026]
上式中，φ为等效旋转矢量；||
·
||为矢量的模运算；(
·
×
)为矢量构造的反对称阵；δθ(t
k
)为当前时刻陀螺角增量；δθ(t
k
‑1)为前一时刻陀螺角增量；由δθ近似代替。
[0027]
所述固定点的坐标系记为n
′
系，则所述当地地理坐标系n与所述固定点坐标系n
′
的关系可由下式表示：
[0028][0029]
上式中，表示航向角。
[0030]
观测方程可由下式表示：
[0031][0032]
上式中，表示所述gnss模块推算的所述固定点坐标在北向分量；表示所述gnss模块推算的所述固定点坐标在东向分量；表示所述固定点坐标在北向分量；表示所述固定点坐标在东向分量；i表示第i次观测；δr
n
表示所述固定点坐标误差在北向的分量；δr
e
表示所述固定点坐标误差在东向的分量；ε为观测误差；ε
n
为观测误差在北向分量；ε
e
为观测误差在东向分量。
[0033]
将所述观测方程整理为残差方程，所述残差方程可由下式表示：
[0034]
v
i
＝b
i
x
‑
l
i
ꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0035][0036]
上式中，v表示改正数矢量；b表示观测矩阵；x表示未知参数矢量；l表示观测矢量。其中，
[0037][0038]
[0039][0040]
上式中，下标0表示初始值；初始航向角误差的值可求取首时刻对应的与的夹角获得。
[0041]
当有n个观测量时，利用递推最小二乘法得到解算结果如下式：
[0042][0043]
上式中，代入上式可得出所述传感器模块的误差值x，则所述传感器模块的最优估算参数值可由下式表示：
[0044][0045]
上式中，x0为已知的所述固定点的初始水平坐标及初始航向角，为所述传感器模块的最优估算参数值。
[0046]
本发明实施例还提供了一种组合导航装置，用于执行上述的初始化方法，所述组合导航装置包括gnss模块、处理器模块、传感器模块和测距模块。
[0047]
在一些实施例中，所述传感器模块包括惯性导航系统。
[0048]
在一些实施例中，所述惯性导航系统包括3轴陀螺仪和3轴加速度计。
[0049]
在一些实施例中，所述处理器模块包括gnss高精度解算模块、惯导机械编排模块和卡尔曼滤波器。
[0050]
在一些实施例中，所述测距模块包括激光测距模块、红外测距模块中的至少一种。
[0051]
在一些实施例中，所述组合导航装置还包括电源模块、存储模块、显示模块、通信模块。
[0052]
本发明实施例另提供了一种其上存储有可执行指令的计算机可读介质，当所述指令被一个或多个处理器执行时，进行上述的组合导航装置的初始化方法。
[0053]
与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点之一：
[0054]
1、本发明实施例使用低成本的mems惯性器件即可实现高精度的远距离目标点倾斜测量，降低了系统集成成本，不受对中杆长度的限制。
[0055]
2、本发明实施例将gnss解算的天线相位中心坐标归算到固定点，与已知(粗略)固定点坐标构造误差方程，理论上3个不同位置即可快速确定出航向角误差。在观测方程中，仅使用传感器模块进行姿态更新来构造坐标旋转矩阵因此误差主要来源于传感器模块的误差；而传感器模块的主要误差，即随机常值零偏已在静止过程中获得。故本发明实施例中传感器模块初始化完成后，实现了更高的测量精度。
[0056]
3、本发明实施例仅要求在固定点周围几个地点对固定点进行瞄准便可完成初始化，操作简单便捷、可靠性高，因不需要前后摇晃接收机，故根本不存在摇晃幅度及速度的影响。
[0057]
4、本发明实施例不使用磁力计，故不会受外界磁场的干扰，适用范围更广。
附图说明
[0058]
参考下面的附图描述了本公开的非限制性和非穷举的实施例，除非另有说明，其中贯穿各个附图相同附图标记指代相同部件。图中的组件并非按比例绘制，并且可能在比例外绘制以促进对本公开的实施例的理解的方便。
[0059]
图1是本发明一实施例提供的一种手持式组合导航装置的示意图；
[0060]
图2是本发明一实施例提供的一种手持式组合导航装置的内部结构示意图；
[0061]
图3是本发明另一实施例提供的一种手持式组合导航装置的内部结构示意图；
[0062]
图4是本发明又一实施例提供的一种手持式组合导航装置瞄准时的测量点示意图。
具体实施方式
[0063]
为了说明本发明的一般原理而进行以下描述，并不意味着限制本文所要求保护的发明构思。此外，本文描述的特定特征可以与各种可能的组合和排列中的每一种中的其它描述的特征结合使用。
[0064]
应当理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
[0065]
应当理解，当将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，当将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，不存在中间单元。应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在
……
之间”对“直接在
……
之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。
[0066]
本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。
[0067]
还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如，取决于所涉及的功能/动作，实际上可以实质上并发地执行，或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。
[0068]
除非本文另有具体的定义，否则所有术语将被给予其最广泛的解释，包括本说明书所暗示的含义以及本领域技术人员所理解的含义和/或如词典、论文等中所定义的。为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
[0069]
请参阅图1和图2，图1是本发明一实施例提供的一种手持式组合导航装置的示意图；图2是本发明一实施例提供的一种手持式组合导航装置的内部结构示意图。本发明实施例提供了一种手持式组合导航装置1，包括壳体、信息采集模块2和设置在壳体空腔内的测距模块3和处理器模块6，所述壳体呈“t”型，包括水平方向的主体15和竖直向后端倾斜的手柄5，主体15的上方设置有信息采集模块2，可选的，主体15的上方还可以设置一个瞄准镜(图中未示出)，所述测距模块3设置在主体15前端(远离用户的一端)，所述组合导航装置1
还包括设置在手柄5处的测距模块触发装置4，测距模块3可采用激光测距模块或红外线测距模块。
[0070]
可选的，所述组合导航装置1还包括显示模块7，显示模块7的输入端连接处理器模块6，显示模块7为显示器，设置在主体15的后端(靠近用户的一端)。显示模块7用于显示目标点的坐标信息，便于用户观察，显示模块7可以采用现有技术中的液晶显示器和有机发光显示器等，为了更省电，还可以使用电子纸显示器，显示模块7还可以集成一个透明触摸屏便于用户操作。
[0071]
可选的，所述组合导航装置1还包括存储模块13，存储模块13输入端连接处理器模块6。存储模块13用于存储测量的坐标信息，便于用户以后查阅历史目标点的坐标信息，存储模块13可以采用现有技术的存储器，例如sd存储卡、移动硬盘等，存储模块13也可以设置在手柄5内，在手柄5下方设置一传输接口可以将存储模块13的存储信息导出至外部存储器上进行备份等操作。
[0072]
可选的，所述组合导航装置1还包括设置在手柄5空腔内部的电源模块14，电源模块14输出工作电源至信息采集模块2、处理器模块6、显示模块7、存储模块13和测距模块3。电源模块14可采用现有技术中节能低功耗的电源产品，如锂电池等。电源模块14设置在手柄5的空腔内，将电源模块14与主体内的处理器模块6和信息采集模块2电子芯片隔离，减少电磁干扰；并且电源模块14可以增加手柄5部分的重量，能够保持t型壳体的平稳性。当电源模块14采用干电池时，设置在手柄5位置便于更换电池，如电源模块14为可充电电池时，设置在手柄5处也便于在手柄的下端设置充电接口为充电电池进行充电，充电接口可采用现有的标准usb、miniusb、microusb、type
‑
c等接口，本实施例对此不作限制。
[0073]
可选的，处理器模块6可以选用现有技术中处理能力强功耗低的单片机或fpga(现场可编程逻辑门阵列：field programmable gate array)。
[0074]
可选的，所述组合导航装置1还包括无线通信模块(图中未示出)，无线通信模块包括gprs(通用无线分组业务：general packet radio service)无线通信模块、蓝牙模块、电台模块、无线电模块中的一种或多种的组合，可以适应更多种的恶劣环境，如野外或地广人稀的偏远地区等。其中gprs包括通信天线、gprs模块和至少一个sim卡座，如采用两个sim卡座可以实现双卡双待，兼容更多运营商。用户手持组合导航装置1通过无线通信模块获得基准站或者cors(卫星定位服务连续运行参考站)播发的差分信息，差分信息包括卫星轨道误差改正、大气影响改正等，将差分信息输出到处理器模块6，通过改正最终获取高精度的测量点坐标。
[0075]
请参考图3，图3是本发明另一实施例提供的一种手持式组合导航装置的内部结构示意图。具体的，本实施例中的组合导航装置包括gnss模块、处理器模块、传感器模块、测距模块和显示模块，gnss模块包括设置在信息采集模块内的gnss接收模块9和设置在处理器模块17内的gnss高精度解算模块11，传感器模块包括惯性导航系统，惯性导航系统包括设置在信息采集模块内的imu数据采集与处理模块8和设置在处理器模块17内的惯导机械编排模块10，处理器模块还包括滤波器12，测距模块包括激光测距模块16，可选的，显示模块、通信模块、存储模块和电源模块可参照上一实施例的内容。
[0076]
可选的，惯性导航系统为捷联惯性导航系统(简称“惯导”)，包括一个惯性测量单元(imu)为了提高测量精度，还可以设置一个磁力计，imu数据采集与处理模块8的输出端连
接处理器模块17中的惯导机械编排模块10，imu由三轴加速度计与三轴陀螺仪组成。惯性导航系统每次定位时需要一个初始化过程来建立组合导航装置固定参考系与导航坐标系之间的关系，初始化时，惯性导航系统通过自校准过程来使地面坐标系的纵轴与检测到的加速度一致(调平)，并且测量水平地球速率从而初步判断方位角(陀螺仪)，磁力计用于辅助确定初始位置，也可通过地球磁场提供参考，陀螺仪提供方位角与三轴姿态角速度变化率，加速度计计算三个方向的加速度。
[0077]
可选的，所述gnss模块包括依次串联的gnss接收模块9和gnss高精度解算模块11，gnss高精度解算模块11包括串联的前置放大器、变频器和用于放大滤波处理的信号处理电路，信号处理电路的输出端连接滤波器12。gnss接收模块9将来自卫星的微弱能量转化为相应的电流量，通过前置放大器将gnss卫星信号加以放大，变频器将信号将高频卫星信号变频为低一两个级别的中频信号，最后通过信号处理电路对信号进行进一步变频、放大、滤波等一系列处理，实现对gnss信号的跟踪、锁定、测量，提供测量点的数据信息。
[0078]
可选的，所述激光测距模块16包括激光发射部分：激光发射器、分光器、反光镜；激光接收部分：探测器、前置放大器、主放大器；信号处理部分：门电路，时钟振荡器，计数器。组合导航装置测距时，激光发射器发射激光脉冲信号，时钟振荡器不断产生具有一定时间间隔的标准脉冲信号，计数器开始计时，激光通过分光器分为两部分，一部分发射至目标物体反射，一部分通过反光镜发射，两部分光最终都由探测器接收，将模拟信号变为电信号，电信号通过前置放大器与主放大器放大整形后进入微处理器，门电路关闭，计时器停止计时。通过时钟脉冲时间间隔与脉冲个数相乘，就是主波与回波的时间间隔，便得到测距距离。
[0079]
可选的，所述激光发射器包括测距模块触发装置4，如图1所示，测距模块触发装置4位于手柄5的前端上部。
[0080]
可选的，本实施例中的滤波器12为卡尔曼滤波器，惯性导航系统的输出端连接卡尔曼滤波器，用于获取测量点的姿态信息；gnss模块的输出端连接卡尔曼滤波器，用于接收gnss卫星信号；卡尔曼滤波器的输出端连接处理器18，用于将姿态信息与gnss卫星信号进行融合获得测量点的姿态和坐标信息；激光测距模块16的输出端连接处理器18，用于测定测量点与目标点之间的距离；处理器10根据测量点的姿态和坐标及其与目标点之间的距离获取目标点的坐标
[0081]
本发明实施例的原理是通过多次测量获取手持机的姿态和坐标及其与目标点之间的距离，计算获取目标点在空间直角坐标系中的坐标，使用户在户外作业时无需直接接触目标就可获得目标较为精确的坐标信息，提高作业效率，降低工作难度，同时在卫星信号良好情况下依靠gnss获取测量点坐标，在卫星信号较差时依靠惯性导航系统获取测量点坐标，克服了gnss手持机在卫星质量较差情况下难以工作的困难，并且手持接收机体积小便于用户携带。
[0082]
本发明又一实施例提供了一种组合导航装置的初始化方法，所述组合导航装置包括上述实施例中的组合导航装置，所述初始化方法包括如下步骤：
[0083]
s1：在地表上任意选取一个固定点；
[0084]
s2：将所述组合导航装置静置在水平地面，获得所述传感器模块的零偏值；
[0085]
s3：拿起所述组合导航装置后静置，获得所述传感器模块的各参数的初始值；
[0086]
s4：将所述组合导航装置放置在多个不同地点，并以多个不同姿态对准所述固定点进行瞄准，获取对应的所述传感器模块的多个估算参数、测量点与所述固定点的多个距离值；
[0087]
s5：获取所述gnss模块解算的所述测量点坐标值；
[0088]
s6：根据所述传感器模块的多个估算参数、所述测量点与所述固定点的多个距离值、所述gnss模块解算的所述测量点坐标值，计算所述传感器模块的误差值。
[0089]
其中，所述传感器模块的各参数的初始值包括横滚角和俯仰角的初始值。所述传感器模块的多个估算参数包括所述传感器模块解算的姿态角和航向角。将所述组合导航装置放置在多个不同地点，并以多个不同姿态对准所述固定点进行瞄准包括在所述固定点前、后、左、或右三个方位，同时将所述组合导航装置倾斜或旋转3个不同角度分别对固定点进行3次瞄准。优选的，请参考图4，图4是本发明又一实施例提供的一种手持式组合导航装置瞄准时的测量点示意图，多个测量点(p1、p2、p3、p4)设置在以所述固定点m为圆心的圆弧轨迹上。
[0090]
可选的，步骤s1中，若地表无明显地表特征，如在草地、树林中，可以选择地表一静止物体做一标记，标记点即为固定点；步骤2中，将组合导航装置静置在水平地面n分钟，用以获得所述传感器模块较大的随机常值零偏并扣除；步骤3中，拿起组合导航装置后手持静置n秒钟，获取传感器模块的横滚角和俯仰角的初始值；步骤4中，在选取固定点上方，将组合导航装置的测距装置瞄准固定点，倾斜n角度后，顺或逆时针旋转，在固定点前、后、左、右四个方位以不同姿态分别对固定点进行4次测距后便可完成传感器模块航向角误差的计算，其中，n＞0。
[0091]
本实施例中，传感器模块的航向角误差具体计算步骤如下；
[0092]
根据所述测量点与所述固定点的距离值，所述gnss模块的相位中心与所述固定点的位置关系可由下式表示：
[0093][0094]
式中，n表示当地地理坐标系，坐标原点位于所述传感器模块的中心，x轴平行于当地水平面指向地理北向，y轴平行于当地水平面指向地理东向，z轴与x轴、y轴构成右手系指向水平面下方；b表示所述传感器模块坐标系，坐标原点位于所述传感器模块的中心，x轴垂直接收机面板指向内侧，y轴垂直于x轴指向枪体右侧，z轴与x轴、y轴构成右手系；表示所述固定点的位置矢量在n系下的投影，m表示所述固定点；表示所述gnss模块的相位中心位置矢量在n系下的投影，可由所述gnss模块解算获得；表示n系到b系的坐标转换矩阵；r
b
表示所述传感器模块中心指向所述固定点矢量在b系下的投影；l
b
表示所述传感器模块中心指向所述gnss模块的相位中心的矢量在b系下的投影。
[0095]
进一步的，所述n系到b系的坐标转换矩阵可由下式表示：
[0096][0097]
式中，c表示cos(
·
)；s表示sin(
·
)；θ表示俯仰角；φ表示横滚角；表示航向角。
[0098]
式(1)中等式右边由所述gnss模块解算直接给出，只要再获取每个观测时刻的即可完成目标点坐标推算。不同观测时刻下的坐标转换矩阵可表示成下式中矩阵链乘的形式：
[0099][0100]
式中，t
k
表示当前时刻；t
k
‑1表示前一时刻；表示前后两个时刻n系的旋转变化；表示前后两个时刻b系的旋转变化。
[0101]
此外，考虑到在初始化过程中组合导航装置的运动范围及运动速度较小，故的更新可以省略掉，上式更新如下：
[0102][0103]
其中，
[0104][0105]
其中，
[0106][0107]
式中，φ为等效旋转矢量；||
·
||为矢量的模运算；(
·
×
)为矢量构造的反对称阵。
[0108][0109]
式中，δθ(t
k
)为当前时刻陀螺角增量；δθ(t
k
‑1)为前一时刻陀螺角增量；由δθ近似代替，并实现双子样算法的单子样更新。
[0110]
进一步的，经过推算的地面固定点的导航坐标系记为n
′
系，不考虑gnss模块解算测量点的位置误差，则主要包含姿态角误差和航向角误差。考虑到姿态角在步骤s3中也可较准确地确定，故n
′
系与n系可简化为两个共面的二维坐标系，仅包含一个初始航向角的模糊度，则所述当地地理坐标系n与所述固定点坐标系n
′
的关系可由下式表示：
[0111][0112]
考虑到用户实际使用中，不见得容易找寻坐标精确已知的固定点，为了更具实用性，只要给出固定点的粗略坐标x0即可，同时将坐标点的平面坐标误差作为未知参数与初始航向角一同估计。综上所述，观测方程表示为下式：
[0113][0114]
式中，表示所述gnss模块推算的所述固定点坐标在北向分量；表示所述gnss
模块推算的所述固定点坐标在东向分量；表示所述固定点坐标在北向分量；表示所述固定点坐标在东向分量；i表示第i次观测；δr
n
表示所述固定点坐标误差在北向的分量；δr
e
表示所述固定点坐标误差在东向的分量；ε为观测误差；ε
n
为观测误差在北向分量；ε
e
为观测误差在东向分量。
[0115]
观测方程中包含航向角误差和2个坐标偏移量共计3个未知参数，进行泰勒级数展开，仅取一阶项，并整理为残差方程的形式，所述残差方程可由下式表示：
[0116]
v
i
＝b
i
x
‑
l
i
ꢀꢀ
(9)
[0117]
式中，v表示改正数矢量；b表示观测矩阵；x表示未知参数矢量；l表示观测矢量。其中，
[0118][0119][0120][0121]
式中，下标0表示初始值；初始航向角误差的初值可通过式(1)
‑
(6)求取首时刻对应的与的夹角获得。当有n个观测量时，利用递推最小二乘法得到解算结果如下式：
[0122][0123]
记代入上式可得出所述传感器模块的误差值x，则所述传感器模块的最优估算参数值可由下式表示：
[0124][0125]
式中，x0已知的所述固定点的初始水平坐标及初始航向角，为所述传感器模块的最优估算坐标值。
[0126]
本发明实施例另提供了一种其上存储有可执行指令的计算机可读介质，当所述指令被一个或多个处理器执行时，进行上述的组合导航装置的初始化方法。
[0127]
本发明实施例至少具有以下优点之一：
[0128]
1、本发明实施例使用低成本的mems惯性器件即可实现高精度的远距离目标点倾斜测量，降低了系统集成成本，不受对中杆长度的限制。
[0129]
2、本发明实施例将gnss解算的天线相位中心坐标归算到固定点，与已知(粗略)固定点坐标构造误差方程，理论上3个不同位置即可快速确定出航向角误差。在观测方程中，仅使用传感器模块进行姿态更新来构造坐标旋转矩阵因此误差主要来源于传感器模块
的误差；而传感器模块的主要误差，即随机常值零偏已在静止过程中获得。故本发明实施例中传感器模块初始化完成后，实现了更高的测量精度。
[0130]
3、本发明实施例仅要求在固定点周围几个地点对固定点进行瞄准便可完成初始化，操作简单便捷、可靠性高，因不需要前后摇晃接收机，故根本不存在摇晃幅度及速度的影响。
[0131]
4、本发明实施例不使用磁力计，故不会受外界磁场的干扰，适用范围更广。本发明实施例另提供了一种其上存储有可执行指令的计算机可读介质，当所述指令被一个或多个处理器执行时，进行上述的组合导航装置的初始化方法。
[0132]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
[0133]
在本发明实施例中，单元/模块可以用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。举例来说，一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块，举例来说，其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此，所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起，而是可以包括存储在不同位里上的不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，其构成单元/模块并且实现该单元/模块的规定目的。
[0134]
在单元/模块可以利用软件实现时，考虑到现有硬件工艺的水平，所以可以以软件实现的单元/模块，在不考虑成本的情况下，本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能，硬件电路包括常规的超大规模集成(vlsi)电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。
[0135]
虽然本发明的一些实施例已被描述，这些实施例已经仅以示例提出，并且不旨在限制本发明的范围。的确，本文所述的新方法和系统可能以各种其它形式体现；此外，可以进行各种省略、替代和改变这里所述的方法和系统的形式，而不脱离本发明的精神。所附权利要求及其等同旨在覆盖这些形式或变型以落入本发明的范围和精神内。