[發明專利]增強的運動體定位和導航方法與系統

無效

• 申請號: 00137729.9
• 申請日: 2000-12-23
• 公開（公告）號: CN1361430A
• 公開（公告）日: 2002-07-31
• 發明（設計）人: 林清芳
• 申請（專利權）人: 林清芳
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01C21/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張志醒

(1)一增強運動體定位與導航系統包括：

一GPS處理器用于提供GPS觀測量，包括偽距，載波相位和多卜勒頻移；

一慣性測量單元(IMU)用于提供慣性觀測量，包括機體角速率和比力；

一中心導航處理器，它與GPS處理器和該IMU相連接，並包括一慣性導航系統(INS)處理器，一卡爾曼濾波器，和一載波相位整周模糊求解模塊；和

一輸入/輸出(I/O)接口，它與該中心導航處理器相連；

其中該GPS觀測量送給該中心導航處理器，該慣性觀測量注入該INS處理器；

該INS處理器的輸出與該GPS觀測量在該卡爾曼濾波器中作融合處理；該卡爾曼濾波器的輸出反饋給該INS濾波器來校正由該中心導航處理器輸出到該I/O接口的INS導航解；

該INS處理器提供速度和加速度數據給該GPS處理器的微處理器來輔助GPS衛星信號的碼和載波相位跟蹤；

該GPS處理器的該微處理器的輸出，該INS處理器的輸出和該卡爾曼濾波器的輸出一起注入該載波相位整周模糊求解模塊中來確定GPS衛星信號載波相位整周模糊值；

該載波相位整周模糊求解模塊輸出載波相位整周值給該卡爾曼濾波器來進一步提高定位導航精度；和

該INS處理器輸出導航數據給該I/O接口。

(2)如申請專利范圍第1項所述之一增強運動體定位與導航系統，其中該GPS處理器的該微處理器輸出偽距，多卜勒頻移，GPS衛星星歷以及大氣數據給該卡爾曼濾波器。

(3)如申請專利范圍第2項所述之一增強運動體定位與導航系統，其中該INS處理器處理該慣性觀測量，它們是機體角速率和比力，和來自該卡爾曼濾波器的該位置誤差，速度誤差和姿態誤差來導出該校正的導航解。

(4)如申請專利范圍第3項所述之一增強運動體定位與導航系統，其中該INS處理器包括一IMUI/O接口，一IMU誤差補償模塊，一坐標轉換計算模塊，一姿態位置速度計算模塊，一轉換矩陣計算模塊和一地球和運動體速率計算模塊，其中該IMUI/O接口從該IMU接收該機體角速率和比力信號，該機體角速率和比力信號被處理和轉換為數字數據，它們實際上帶有慣性傳感器觀測誤差，這些帶有誤差的數字數據送給該IMU誤差補償模塊，其中該IMU誤差補償模塊從卡爾曼濾波器接收傳感器誤差估計量並從該IMU數據中消除傳感器誤差，該校正后的慣性數據送入該坐標轉換計算模塊和該轉換矩陣計算模塊，其中該機體角速率送入該轉換矩陣計算模塊，該比力送入坐標轉換計算模塊，該轉換矩陣計算模塊從IMU誤差計算模塊接收該機體角速率和從該地球和運動體速率計算模塊接收地球和運動體速率來進行轉換矩陣的計算，該轉換矩陣送給該坐標轉換計算模塊和姿態位置速度計算模塊該轉換矩陣計算模塊中的姿態更新算法應用一四元素方法，該四元素方法具有計算高效和性能穩定的特點，其中該坐標轉換模塊接收從該IMU誤差計算模塊接收比力，從該轉換矩陣計算模塊接收該轉換矩陣，並進行該坐標轉換，該坐標轉換模塊將轉換成由該轉換矩陣表征的該坐標系中的比力送給該姿態位置速度計算模塊，該姿態位置速度計算模塊接收來自坐標轉換計算模塊的該比力和來自該轉換矩陣計算模塊的該轉換矩陣，並更新該姿態，位置和速度。

(5)如申請專利范圍第4項所述之一增強運動體定位與導航系統，在計算出位置和速度以后，由該卡爾曼濾波器計算得到的該位置和速度誤差用在該姿態位置速度計算模塊中來校正該慣性解。

(6)如申請專利范圍第5項所述之一增強運動體定位與導航系統，其中由該卡爾曼濾波器計算出來的姿態誤差送給該姿態位置速度計算模塊來進行姿態校正。

(7)如申請專利范圍第5項所述之一增強運動體定位與導航系統，其中由該卡爾曼濾波器計算出來的姿態誤差送給該轉換矩陣模塊來進行姿態校正。