一种车载捷联/卫星紧组合无缝导航方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103487820103487820A(43)申请公布日2014.01.01(21)申请号201310462886.7(22)申请日2013.09.30(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人张涛徐晓苏刘锡祥王立辉李瑶李佩娟(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人柏尚春(51)Int.Cl.G01S19/47(2010.01)G01C21/26(2006.01)权权利要求书3页利要求书3页说明书19页说明书19页附图3页附图3页(54)发明名称一种车载捷联/卫星紧组合无缝导航方法(57)摘要本发明公开了一种车载捷联/卫星紧组合无缝导航方法，主要包括如下步骤：系统初始化；GPS输出报文、SINS输出惯性测量单元数据，并且进行同步；解析GPS报文，获得粗伪距、多普勒频移、卫星位置参数，并对参数进行补偿，得到精伪距、伪距率、卫星位置参数；同时对惯性测量单元数据进行导航解算，得到车辆的姿态、速度和位置参数；判断可见卫星数目是否大于等于4颗，若大于等于4颗，选择其中4颗卫星进行紧组合滤波解算；若卫星数小于4颗，运用智能组合算法；输出车辆导航参数，如果继续导航则返回至步骤S2。本发明通过紧组合导航和智能组合算法实现不同可见卫星状态的无缝切换，为车辆无缝导航提供可靠保证。CN103487820ACN1034872ACN103487820A权利要求书1/3页1.一种车载捷联/卫星紧组合无缝导航方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、系统初始化；S2、GPS输出报文、SINS输出惯性测量单元数据，并且进行同步；S3、解析GPS报文，获得粗伪距、多普勒频移、卫星位置参数，并对参数进行补偿，得到精伪距、伪距率、卫星位置参数；同时对惯性测量单元数据进行导航解算，得到车辆的姿态、速度和位置参数；S4、判断可见卫星数目是否大于等于4颗，若大于等于4颗，选择其中4颗卫星进行紧组合滤波解算；若卫星数小于4颗，运用智能组合算法；S5、输出车辆导航参数，如果继续导航则返回至步骤S2；S6、导航结束，退出。2.如权利要求1所述的车载捷联/卫星紧组合无缝导航方法，其特征在于，步骤S3中对GPS参数进行补偿具体为：对GPS信号在电离层传播折射过程进行数学建模，利用GPS双频接收机两个频段L1和L2的观测量估计出电离层延迟，得到更加精确的卫星伪距、伪距率和卫星位置。3.如权利要求1所述的车载捷联/卫星紧组合无缝导航方法，其特征在于，步骤S4中，若可见卫星大于4颗，则选择4颗卫星进行紧组合滤波解算，根据可见卫星的数量构建状态方程和观测方程进行紧组合滤波解算。4.如权利要求1所述的车载捷联/卫星紧组合无缝导航方法，其特征在于，步骤S4中，所述智能组合算法包括可见卫星的无缝隙切换、卫星双频恢复技术和路面车辆的运动约束。5.如权利要求4所述的车载捷联/卫星紧组合无缝导航方法，其特征在于，所述可见卫星的无缝隙切换是指根据当前可见卫星的数量调整观测向量的维数，更改观测方程，在不同的可见卫星数之间实现观测模型的无缝隙切换。6.如权利要求4所述的车载捷联/卫星紧组合无缝导航方法，其特征在于，所述卫星双频恢复技术是指采用之前信号较好时的GPS卫星双频信号计算出的电离层延迟误差值对现有单频卫星的伪距进行补偿，相当于此时将单频卫星恢复为先前双频信号时的精度水平。7.如权利要求4所述的车载捷联/卫星紧组合无缝导航方法，其特征在于，所述路面车辆的运动约束包括：当地面平整、车辆无侧移时，设定车辆速度在前进方向上分量最大，车辆的侧向和天向的速度分量为0，等价于增加新的观测量，保证系统导航的连续性。8.如权利要求3所述的车载捷联/卫星紧组合无缝导航方法，其特征在于，所述紧组合滤波解算为：根据可见卫星的数量构建状态方程和观测方程进行紧组合滤波解算，其中状态变量由17个参数组成，X＝[δVEδVNδVUφEφNφUδLδλδh▽bx▽byT▽bzεbxεbyεbzδtuδtru]，其中，δVE,δVN,δVU是东北天三个方向上的速度误差，捷联的三个失准角，δL,δλ,δh是捷联的三个位置误差由地球坐标系描述，▽bx,▽by,▽bz是加表三个轴向的零偏误差，εbx,εby,εbz是陀螺的三个轴向漂移，δtu是时钟误差等效的距离，δtru是时钟频率误差等效的距离变化率；状态方程为：2CN103487820A权利要求书2/3页其中XI(t)＝[δVEδVNδVUφEφNφUδLδλδh▽bx▽by▽bzεbxεbyεbz]是关于SINS的状态向量，XG(t)＝[δtuδtru]是关于GPS的状态向量，FI(t)是惯导系统误差状态方程状态矩阵，而F