一種衛星慣性導航方法和設備的製作方法
2023-04-28 05:07:11 2
專利名稱：一種衛星慣性導航方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及導航設備和導航方法，特別是涉及ー種衛星慣性導航設備及其導航方法。
背景技術：
導航設備廣泛應用在道路機動車上。導航設備一般根據衛星定位信號和電子地圖為機動車提供起點至目的地的路線指引。在高樓密集區、隧道等這類環境，由於存在信號多路徑幹渉及信號被遮擋較大，衛星信號會變得很弱甚至接收不到衛星信號，因此稱這些地方為衛星定位盲區。在衛星定位盲區內導航設備因接收不到衛星信號而無法定位導航。
發明內容
基於此，有必要提供一種在衛星定位盲區內可繼續提供導航信息的衛星慣性導航設備及其導航方法。ー種高精度衛星慣性導航方法，包括步驟
利用衛星定位模塊獲得載體的衛星定位信息；
利用慣性測量組件獲得載體的速度信息和相對轉動角速度；
根據所述速度信息和相對轉動角速度計算所述載體相對前ー計算周期獲得的衛星慣性導航結果的相對位移矢量；
所述衛星慣性導航方法還包括步驟
利用衛星定位模塊獲得反映衛星定位質量的數據；
根據所述反映衛星定位質量的數據信息計算衛星信號接收質量評估因子；
建立擴展卡爾曼濾波系統，根據所述評估因子融合所述衛星定位信息和相對位移矢量，獲得衛星慣性導航結果；以及
根據所述衛星慣性導航結果和電子地圖數據在顯示器上顯示電子地圖及導航圖像。在優選的實施例中，所述的衛星慣性導航方法還包括在所述評估因子大於或等於預設值時，根據所述衛星慣性導航結果和所述相對位移矢量計算所述慣性測量組件的校正參數的步驟。在優選的實施例中，所述衛星定位模塊可選自北鬥衛星定位模塊，GPS衛星定位模塊、歐洲伽利略衛星定位模塊、北鬥-GPS雙模衛星定位模塊、北鬥-伽利略雙模衛星定位模塊、北鬥-GPS-伽利略三模衛星定位模塊；所述反映衛星定位質量的數據至少包括衛星信號的可用性電文信息和衛星信號強度信息。在優選的實施例中，所述建立擴展卡爾曼濾波系統，根據所述評估因子融合所述衛星定位信息和相對位移矢量的步驟包括
建立第一擴展卡爾曼濾波子系統，根據所述評估因子和衛星定位信息計算出第一局部狀態向量估計及第一局部誤差協方差矩陣；
建立第二擴展卡爾曼濾波子系統，根據所述評估因子和相對位移矢量計算出第二局部狀態向量估計及第ニ局部誤差協方差矩陣；
根據所述第一局部狀態向量估計、第一局部誤差協方差矩陣、第二局部狀態向量估計及第ニ局部誤差協方差矩陣計算全局誤差協方差矩陣和全局狀態向量，並根據全局狀態向量生成衛星慣性導航結果；以及
將所述全局誤差協方差矩陣和全局狀態向量反饋給第一和第二擴展卡爾曼濾波子系統，其中所述全局誤差協方差矩陣在反饋時根據下ー輪迭代的所述評估因子按比例放大反饋。在優選的實施例中，所述建立第一擴展卡爾曼濾波子系統的步驟包括 設定狀態向量
權利要求
1.ー種衛星慣性導航方法，包括步驟 利用衛星定位模塊獲得載體的衛星定位信息； 利用慣性測量組件獲得載體的速度信息和相對轉動角速度； 根據所述速度信息和相對轉動角速度計算所述載體相對前ー計算周期獲得的衛星慣性導航結果的相對位移矢量； 其特徵在於，還包括步驟 利用衛星定位模塊獲得反映衛星定位質量的數據； 根據所述反映衛星定位質量的數據信息計算衛星信號接收質量評估因子； 建立擴展卡爾曼濾波系統，根據所述評估因子融合所述衛星定位信息和相對位移矢量，獲得衛星慣性導航結果；以及 根據所述衛星慣性導航結果和電子地圖數據在顯示器上顯示電子地圖及導航圖像。
2.根據權利要求I所述的衛星慣性導航方法，其特徵在於，還包括在所述評估因子大於或等於預設值時，根據所述衛星慣性導航結果和所述相對位移矢量計算所述慣性測量組件的校正參數的步驟。
3.根據權利要求I所述的衛星慣性導航方法，其特徵在於，所述衛星定位模塊選自北鬥衛星定位模塊，GPS衛星定位模塊、歐洲伽利略衛星定位模塊、北鬥-GPS雙模衛星定位模塊、北鬥-伽利略雙模衛星定位模塊、北鬥-GPS-伽利略三模衛星定位模塊等定位模塊；所述反映衛星定位質量的數據至少包括衛星信號的可用性電文信息和衛星信號強度信息。
4.根據權利要求I所述的衛星慣性導航方法，其特徵在於，所述建立擴展卡爾曼濾波系統，根據所述評估因子融合所述衛星定位信息和相對位移矢量的步驟包括 建立第一擴展卡爾曼濾波子系統，根據所述評估因子和衛星定位信息計算出第一局部狀態向量估計及第一局部誤差協方差矩陣； 建立第二擴展卡爾曼濾波子系統，根據所述評估因子和相對位移矢量計算出第二局部狀態向量估計及第ニ局部誤差協方差矩陣； 根據所述第一局部狀態向量估計、第一局部誤差協方差矩陣、第二局部狀態向量估計及第ニ局部誤差協方差矩陣計算全局誤差協方差矩陣和全局狀態向量，並根據全局狀態向量生成衛星慣性導航結果；以及 將所述全局誤差協方差矩陣和全局狀態向量反饋給第一和第二擴展卡爾曼濾波子系統，其中所述全局誤差協方差矩陣在反饋時根據所述評估因子按比例放大反饋。
5.根據權利要求4所述的衛星慣性導航方法，其特徵在於，所述建立第一擴展卡爾曼濾波子系統的步驟包括 設定狀態向量K Sf Vk 、慣性變換矩陣J1 =Jfog(為.4」.'和觀測向量Z1 =|e wf,其中ff和H分別表示地球上西東走向的位置坐標及南北走向的位置坐標，其中觀測向量み與狀態向量；1'間的轉換用函數Z1 = I2l(JT1)來表示，則導出\對；的偏導的雅可比矩陣醜！=はQ Q J Q p|； I—-J 設定往前遞推狀態向量=A^A(k}; 設定往如遞推誤差協方差矩陣巧::::0=為. ぎ4. +01 , Qi表不第一擴展卡爾曼濾波子系統的過程激勵噪聲協方差矩陣；計算卡爾曼增益
6.根據權利要求4所述的衛星慣性導航方法，其特徵在於，所述建立第二擴展卡爾曼濾波子系統的步驟包括 設定狀態向量I:= K- ai n i:r;iらす、慣性變換矩陣為=為J*和觀測向量= [^.￡2 SffJ,其中^和it分別表示地球上西東走向的位置坐標及南北走向的位Fi r r^2置坐標,為
7.根據權利要求4所述的衛星慣性導航方法，其特徵在於，所述計算全局誤差協方差矩陣和全局狀態向量的方法包括 計算全局誤差協方差矩陣其
8.根據權利要求4至7項中任一項所述的衛星慣性導航方法，其特徵在於，所述全局狀態向量直接等價反饋給第一和第二擴展卡爾曼濾波子系統。
9.根據權利要求4至7項中任一項所述的衛星慣性導航方法，其特徵在幹，反饋給第一和第二擴展卡爾曼濾波子系統的誤差協方差矩陣分別為
10.根據權利要求I所述的衛星慣性導航方法，其特徵在於，所述利用慣性測量組件獲得載體的速度信息和相對轉動角速度的同時還獲得所述載體的倒車信號。
11.一種衛星慣性導航設備，包括用於獲得載體的衛星定位信息的衛星定位模塊、用於獲得載體的速度信息和相對轉動角速度的慣性測量組件、處理器模塊、存儲器和顯示器，其中處理器模塊用於根據所述速度信息和相對轉動角速度得到載體的相對位移矢量，並根據所述衛星定位信息和相對位移矢量獲得衛星慣性導航結果並在顯示器上顯示導航結果，其特徵在於 所述衛星定位模塊可獲得反映衛星定位質量的數據、根據所述反映衛星定位質量的數據計算衛星信號接收質量評估因子、建立擴展卡爾曼濾波系統，井根據所述評估因子基於所述擴展卡爾曼濾波系統融合所述衛星定位信息和相對位移矢量，從而獲得衛星慣性導航結果。
12.根據權利要求11所述的衛星慣性導航設備，其特徵在於，所述衛星定位模塊選自北鬥衛星定位模塊，GPS衛星定位模塊、歐洲伽利略衛星定位模塊、北鬥-GPS雙模衛星定位模塊、北鬥-伽利略雙模衛星定位模塊、北鬥-GPS-伽利略三模衛星定位模塊等定位模塊；所述反映衛星定位質量的數據至少包括衛星信號的可用性電文信息和衛星信號強度信息。
13.根據權利要求11所述的衛星慣性導航設備，其特徵在於，所述慣性測量組件包括陀螺儀、速度信號模塊和倒車信號模塊。
全文摘要
本發明涉及衛星慣性導航方法，包括步驟利用衛星定位模塊獲得載體的衛星定位信息及反映衛星定位質量的數據；利用慣性測量組件獲得載體的相對位移矢量；根據反映衛星定位質量的數據計算衛星信號接收質量評估因子；建立擴展卡爾曼濾波系統，根據評估因子融合所述衛星定位信息和相對位移矢量，獲得衛星慣性導航結果；以及根據衛星慣性導航結果和電子地圖數據在顯示器上顯示電子地圖及導航圖像。利用本發明衛星慣性導航方法能使衛星慣性導航設備在衛星信號質量差或衛星定位盲區根據衛星信號接收質量評估因子實現對慣性測量組件信號的慣性推算的部分採納或全採納，因而可保證導航信息的持續更新和定位信息的準確度。
文檔編號G01C21/16GK102645222SQ201210102079
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月10日 優先權日2012年4月10日
發明者杜孫正 申請人:惠州市德賽西威汽車電子有限公司