申请/专利权人：中国兵器工业计算机应用技术研究所;中国人民解放军61081部队

申请日：2022-01-05

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN114199239B

主分类号：G01C21/16

分类号：G01C21/16;G01S19/53

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.04.05#实质审查的生效;2022.03.18#公开

摘要：本发明涉及一种结合北斗导航的双视觉辅助惯性差分座舱内头部测姿系统，包括：北斗导航单元、座舱IMU、头盔IMU、双视觉辅助单元和测量单元；座舱IMU和头盔IMU分别用于获取运动载具和头部的运动信息；双视觉辅助单元用于通过双视觉方式获取头盔相对于座舱的视觉位姿数据；北斗导航单元利用北斗数据获得运动载具的导航结果；测量单元用于根据导航结果对座舱IMU零偏进行修正；通过座舱和头盔的双IMU差分获得的载体坐标系中头盔相对座舱的惯性位姿数据；以视觉位姿数据为外部观测量对惯性位姿数据进行卡尔曼滤波，输出滤波后相对位姿数据。本发明充分利用惯性测姿采样频率高、短时精度高，视觉测姿无累积误差的特性，实现高精度的位姿追踪。

主权项：1.一种结合北斗导航的双视觉辅助惯性差分座舱内头部测姿系统，其特征在于，包括：北斗导航单元、座舱IMU、头盔IMU、双视觉辅助单元和测量单元；所述座舱IMU与运动载具固连，头盔IMU与载具内人员头盔固连，分别用于获取运动载具和人员头部的运动信息；所述双视觉辅助单元布置于运动载具内，用于通过双视觉方式获取头盔相对于座舱的视觉位姿数据；所述北斗导航单元布置于运动载具上，利用北斗数据获得运动载具的导航结果；所述测量单元，用于根据导航结果对座舱IMU零偏进行修正；通过座舱和头盔的双IMU差分获得的载体坐标系中头盔相对座舱的惯性位姿数据；以视觉位姿数据为外部观测量对惯性位姿数据进行卡尔曼滤波，输出滤波后相对位姿数据；所述测量单元包括座舱IMU零偏校正模块、双IMU差分模块和位姿滤波模块；所述座舱IMU零偏校正模块与所述北斗导航单元和座舱IMU连接，用于根据导航结果对座舱IMU零偏进行修正；所述双IMU差分模块与座舱IMU和头盔IMU连接；接收座舱IMU和头盔IMU的惯性测量数据进行双IMU差分运算得到的包括载体坐标系下头盔相对座舱的位置、速度和旋转四元数在内的惯性位姿数据；所述位姿滤波模块与座舱IMU零偏校正模块、双IMU差分模块和双视觉辅助单元分别连接，以双视觉辅助单元输出的视觉位姿数据为外部观测量对包括惯性位姿数据和修正后座舱IMU零偏在内的状态向量进行卡尔曼滤波，输出滤波后相对位姿数据；双视觉辅助单元包括第一视觉模块和第二视觉模块；所述第一视觉模块包括第一相机模组和第一标志点；所述第一相机模组安装于座舱内正对头盔佩戴人员供其使用的操纵台上，并与座舱IMU固连；与第一相机模组配合的第一标志点布置于头盔上；第一相机模组通过测量第一标志点获得头盔相对座舱的第一视觉位姿数据；所述第二视觉模块包括第二相机模组和第二标志点；所述第二相机模组安装于头盔上，并与头盔IMU固连；与第二相机模组配合的第二标志点布置于正对头盔佩戴人员供其使用的操纵台上；第二相机模组通过测量第二标志点后，进行坐标系转换获得头盔相对座舱的第二视觉位姿数据。

全文数据：

权利要求：

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