一种基于简化的惯性测量组件的车载组合导航方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103411616A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103411616103411616A(43)申请公布日2013.11.27(21)申请号201310283401.8(22)申请日2013.07.05(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市四牌楼2号(72)发明人张涛徐晓苏刘锡祥王立辉李佩娟李瑶(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.G01C21/26(2006.01)G01S19/47(2010.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书7页说明书7页附图4页附图4页(54)发明名称一种基于简化的惯性测量组件的车载组合导航方法(57)摘要本发明公开了一种基于简化的惯性测量组件的车载组合导航方法，包括以下步骤：步骤1：采用简化的惯性测量组件测量汽车运行位置的数据，并通过地形预测器方法获取由地面倾斜度引起的车辆纵横摇角；步骤2：根据步骤1所测量的数据通过SINS辅助CPS判断可见的卫星并选择合适的卫星；步骤3：从步骤2中选定和捕获跟踪的卫星上可以获得伪距、多普勒频率、载波相位和导航电文等信息，利用SINS/GPS紧组合导航滤波器依据惯导辅助方法对GPS环路进行闭环控制，辅助GPS接收机；步骤4：采用GPS跟踪复合结构的超紧组合算法，根据系统精度和GPS信号的质量选择矢量跟踪环路和标量跟踪结构，使系统能持续跟踪。本发明使整个系统精准度高，可靠性更好。CN103411616ACN10346ACN103411616A权利要求书1/2页1.一种基于简化的惯性测量组件的车载组合导航方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：采用简化的惯性测量组件测量汽车运行位置的数据，并通过地形预测器方法获取由地面倾斜度引起的车辆纵横摇角；步骤2：根据步骤1所测量的数据通过SINS辅助GPS判断可见的卫星并选择合适的卫星；步骤3：从步骤2中选定和捕获跟踪的卫星上可以获得伪距、多普勒频率、载波相位和导航电文等信息，利用SINS/GPS紧组合导航滤波器依据惯导辅助方法对GPS环路进行闭环控制，辅助GPS接收机；步骤4：采用GPS跟踪复合结构的超紧组合算法，根据系统精度和GPS信号的质量选择矢量跟踪环路和标量跟踪结构，使系统能持续跟踪。2.根据权利要求1所述的基于简化的惯性测量组件的车载组合导航方法，其特征在于：所述步骤1中的地形预测方法为：设纵摇角p=0,横摇角r=0。由此可得出出方位角速率方程和姿态角余弦矩阵方程；将地形表达成一阶马尔科夫过程，同时将车辆纵横摇角也可以表示成一阶马尔科夫过程，建立姿态误差模型并将地形建模误差看加速度计偏置或者加速度计测量噪声，整合到加速度计偏置中。3.根据权利要求1所述的基于简化的惯性测量组件的车载组合导航方法，其特征在于：步骤2中所述判断GPS可见卫星的方法具体为：车辆天向轴zb为轴、卫星的天顶角D的限定值D0为半顶角来构造圆锥体，其中，D＝π-2/hs，圆锥体沿轴向无限延伸，与卫星运动的近似轨道球面相交，相交部分为可见星范围，其中，hs为卫星相对于测点的高度角；确定相交面在WGS-84直角系中的坐标范围。4.根据权利要求1所述的基于简化的惯性测量组件的车载组合导航方法，其特征在于：步骤2中所述导航卫星的选择的方法为：首先从全部可见星中选择高度最大的卫星作为顶座星进而从剩余的可见星中依次选3颗作为底座星，得到相应的底座锥体，选择对应于半顶角最小的底座锥体的3颗卫星参与定位。5.根据权利要求1所述的基于简化的惯性测量组件的车载组合导航方法，其特征在于：步骤3中所述惯导辅助方法为：当卫星信号经捕获与跟踪后，可以得到伪距、多普勒频率、载波相位和导航电文等信息，利用最小二乘滤波给出组合导航系统的初始位置和速度信息，同时装订给SINS解算模块进行初始化；结合卫星星历信息和SINS测量数据经导航解算后，求解出相应的伪距、伪距率信息；在导航滤波器中采用伪距、伪距率作为观测量，以SINS误差方程为系统方程，利用滤波算法对SINS的位置、速度、姿态和传感器误差进行估计，进而给出组合系统的导航定位解，同时根据估计结果一方面对RIMU器件进行校正，另一方面将校正后的SINS速度信息经多普勒等效解算后辅助到接收机环路。6.根据权利要求1所述的基于简化的惯性测量组件的车载组合导航方法，其特征在于：步骤4中所述矢量跟踪环路为两个载波跟踪环路和矢量锁频环组合在一起后再与码跟踪环路组成的跟踪环路。7.根据权利要求6所述的基于简化的惯性测量组件的车载组合导航方法，其特征在于：载波跟踪环路中的环路滤波器采用了复位机制：当导航滤波器更新之后，当满足条件PLI＜TPLI1＝0.9时环路滤波器复位；或者在弱信号环境下，当PL