[發明專利]一種雙偽衛星輔助慣性導航系統位置校準方法

有效

• 申請號: 201010117536.3
• 申請日: 2010-03-03
• 公開（公告）號: CN101793529A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 王瑋
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01S19/44
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

技術領域

本發明涉及一種采用兩顆偽衛星校準慣性導航系統位置誤差的方法，屬于導航定位 技術領域。

背景技術

慣性導航系統(INS)自主性和隱蔽性好，能連續提供多種較高精度的導航參數(位 置、速度、姿態、航向等)的輸出信息，頻帶寬，是海陸空天各種載體的主要導航設備， 但其誤差(尤其是位置誤差)隨時間積累，不能長時間單獨承擔高精度導航的任務。衛 星導航系統的定位和測速精度高，且基本不受地域、時間限制。因此，慣性導航和衛星 導航組合是目前最常用的組合導航方式，但衛星導航系統最大的缺陷是易受干擾。因此 在衛星系統被干擾或不可用的情況下，急需一種提高慣性導航系統精度的方法。

偽衛星也被稱為陸基發射機或陸基衛星，其功能和原理與導航衛星類似，主要由接 收機，發射機和天線等部分組成，能發出與導航衛星相同格式的電文。與導航衛星相比， 偽衛星具有系統成本低、設置靈活機動等特點。此外，用戶可以根據應用需要來設計偽 衛星的信號結構和電文格式，具有完全的自主權。由于偽衛星與用戶的距離遠遠小于衛 星與用戶的距離，因此偽衛星具有更強的抗干擾能力，得到了廣泛的關注。

理論上，平面實時定位需要至少三顆衛星，本發明的方法使用兩顆偽衛星，利用測 量序列對慣導的位置誤差進行估計并校正，從而提高導航的精度。

發明內容

本發明的技術問題是：針對衛星導航系統被干擾或不可用的情況，提供一種采用兩 顆偽衛星對慣導系統位置誤差進行校準的方法，以提高慣性導航系統的性能。

本發明的技術解決方案：雙偽衛星輔助慣性導航系統位置校準的方法，其特點在于 步驟如下：

(1)將慣導系統位置誤差Δx，Δy、慣導系統與偽衛星之間不同步時間Δτ及偽衛星接 收機鐘差ΔT₀作為待求變量；

(2)當載體開始接收到兩顆偽衛星信號的時刻，根據慣導系統輸出計算得到的慣導 -偽衛星距離，簡稱計算偽距，將計算偽距與偽衛星接收機輸出的測量偽距做差，求出 偽衛星接收機鐘差，作為偽衛星接收機鐘差的初始估值；

(3)建立偽衛星接收機測量偽距與計算偽距之差Δr，與所述待求變量之間的數學 模型：Δr＝r_m-r_I＝(v_x?cosγ+v_y?sinγ)Δτ+cΔT₀+Δxcosγ+Δysinγ；其中r_m是偽衛星接收機 得到的測量偽距，r_I是根據慣導輸出的位置得到的計算偽距，v_x，v_y是載體在x、y方向 的運動速度，(X，Y)是偽衛星的位置，(x_I，y_I)是慣導輸出的位置；

(4)由補償了偽衛星接收機鐘差初始估值的偽衛星接收機輸出的測量偽距和計算偽 距得到二者之差，根據上一步得到的數學模型利用最小二乘法估計所述待求變量；

(5)利用步驟(4)估計得到的狀態向量，對慣導系統的位置信息進行校準后輸出。

本發明的原理：利用兩顆偽衛星的偽距量測量，采用最小二乘法估計出慣導系統的 位置誤差、慣導/偽衛星的不同步時間和偽衛星接收機的鐘差，從而修正慣導系統的位 置誤差，提高慣導系統的精度。

本發明與現有技術相比的優點如下：偽衛星設置簡單靈活，只要有兩顆偽衛星，利 用最小二乘法就可估計出慣導的位置誤差，對提高慣性導航系統的精度有明顯效果。

附圖說明

圖1是實施本發明的原理示意圖。

圖2是實施本發明方法的慣導系統位置誤差估計精度。

圖3是實施本發明方法的慣導系統與偽衛星之間的不同步時間及接收機鐘差的估計 精度。

具體實施方式

本發明提出的雙偽衛星輔助慣導系統位置校準方法，根據兩顆偽衛星的偽距量測信 息，利用最小二乘法估計出慣導系統的位置誤差并校準，從而提高慣性導航系統的精度。

下面來闡述本發明的具體實施過程。

圖1給出了本發明的原理示意圖。實例中采用東北天地理坐標系為導航坐標系，考 慮平面定位的情況。

1、確定待求變量