[發明專利]一種車輛組合定位導航系統及方法

無效

• 申請號: 201110215437.3
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102410837A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 陸文昌;陳龍;汪若塵;袁朝春;張迎
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01C21/12
• 分類號: G01C21/12;G01S19/42
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

?本發明公開了一種車輛組合定位導航方法，屬于車輛定位導航技術領域。

背景技術

?目前在車輛上廣泛使用的GPS全球定位系統具有定位速度快、精度高、地面連續覆蓋等特點，但是在高樓林立的城市中，遮擋和多路徑效應問題使車輛的定位精度下降和存在很多盲區。航位推算系統(DR)利用車輛行駛的方向和距離信息來推算車輛的瞬時位置，不依賴于外界信號，具有自主的定位導航性能，而航位推算系統的固有缺點是定位誤差隨著時間積累，不能單獨的長時間進行航位推算和定位。因此把GPS和DR兩種系統進行重構濾波和信息融合，可以使兩者取長補短，達到較好的定位效果。另一方面，車輛的轉向系統、制動系統等如何共享組合系統確定的車輛位置、車速等信息，無疑在自動車輛、智能交通等方面是至關重要的問題。本發明涉及了一種嵌入CAN總線功能的車輛組合定位導航方法，用以解決上述問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，使用重構技術將車輛組合定位導航系統重構成兩傳感器系統。利用卡爾曼濾波技術對此兩傳感器信號進行濾波處理，所得狀態信息用全局濾波器進行信息融合，得到全局最優估計值，達到提高車輛組合定位導航系統的定位精度和完整性的目的。

本發明所述組合系統，利用重構技術，將系統進行重構，具體如下：

???一、將GPS(5)重構成數字傳感器A（22）；

???二、角速度陀螺儀（1）、低通濾波器（2）、A/D轉換器(3)和里程表(4)重構成數字傳感器B（21）；

???三、微處理器(6)、電平轉換(7)、數字處理器(8)重構成導航計算機（28）；

???四、在導航計算機（28）中，設置航位推算器（23）、濾波器A（24）、濾波器2（25）和全局濾波器（26）；

???五、進一步將數字傳感器B（21）和航位推算器（23）重構成智能航位推算傳感器（27）。

進行上述重構后，從而重構成了雙傳感器濾波組合定位導航系統。

在雙傳感器濾波組合定位導航系統中，使用濾波器A（24）、濾波器2（25）和全局濾波器（26），對數字傳感器A（22）的GPS信號和數字傳感器B（21）的DR信號進行濾波融合優化處理，具體方法如下：

????第一步，選????????????????????????????????????????????????、、分別為車輛在東向的位置分量、速度分量和加速度分量的狀態變量，、、分別為車輛在北向的位置分量、速度分量和加速度分量的狀態變量，選、為車輛在東向和北向的誤差，將GPS和DR系統定位時的誤差源等效為一階馬爾柯夫過程，取為組合定位系統的狀態向量。

????第二步，取組合定位系統的連續狀態方程為

?????????????=

??????式中，

，，

式中：、分別為、的高斯白噪聲；、分別為車輛東向和北向機動加速度變化率的相關時間常數；、分別對應馬爾柯夫的相關時間常數；、分別為車輛東向和北向機動加速度分量的當前均值。

????第三步，取T為采樣周期，車輛的連續運動模型為機動目標的“當前”統計模型的離散化模型為

??????????????????????????????????（1）

式中，

??????????????????（2）

??????取，，則，，分別為

?????，

?????，

?????????????????????????（3）

式中

，

，

???????，，==0。

第四步，取數字傳感器A(22)、濾波器A(24)?子系統的狀態變量，狀態方程與總體狀態方程相同，選子系統的東向位置信息和北向的位置信息(單位均化為m)為觀測量，，離散化觀測方程為：

??????????????????????????????????????????????????（4）

?????式中，

????????????????????????????????????????????????（5）

?

?????和是GPS接收機位置觀測噪聲，近似為、的高斯白噪聲，量測噪聲協方差矩陣為：

?????????。