[發明專利]一種基于MEMS/GPS組合系統的信息條件匹配濾波估計方法

有效

• 申請號: 201610094618.8
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105606094B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 周艷麗;郭濤;楊亮;王盛;張承亮;趙龍;羅強力;車鵬宇
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C25/00;G01S19/47
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

本發明公開了一種基于MEMS/GPS組合系統的信息條件匹配濾波估計方法，該方法基于MEMS慣性儀表和GPS信號接收等信息建立組合導航物理模型，對系統的傳感器輸入信息進行實時分析，設計了信息組合判據，對輸入信息進行條件篩選和條件匹配，在信息滿足組合判據的條件下進行濾波解算，最終獲得運動載體準確的速度、姿態和位置信息。

技術領域

本發明涉及一種組合導航系統的導航參數估計方法，尤其涉及MEMS/GPS組合導航系統中的信息條件匹配濾波方法，可用于導航估計領域。

背景技術

隨著MEMS慣性儀表技術以及軍用武器的小型化和智能化發展，MEMS體積小，成本低，功耗低等優勢越來越明顯，基于MEMS的慣性/GPS組合導航系統可應用于空地制導武器，如航空制導炸彈，火箭彈、智能炮彈、無人機、無人靶機等軍用領域，也可用于機器人控制、車載定位定向和微小型船舶系統、衛星通信等民用領域。MEMS慣性儀表單獨使用，存在隨著時間累計誤差漂移現象，同時由于精度相對低，因此需要和GPS導航系統組合，構成完整的組合系統，發揮各自優勢，獲得準確的導航信息。

基于kalman的組合濾波技術的成熟也應用于工程實際，算法框架和流程相對固定，但是在不同的應用狀態下，并不能一概而論，依據不同的載體需要做細致的分析和規劃。目前大部分工程應用并未完全考慮實際運動過程中的測量誤差和誤差效應，均采用一種解算流程和誤差方程通用的思路，因此需要做技術改進。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供了一種基于MEMS/GPS組合系統的信息條件匹配濾波估計方法，該方法可用于不同運動狀態的載體測量，環境適應性強，將獲得的測量信息進行篩選和條件匹配，來判斷進行組合濾波，獲得估計結果，并提高了估計的準確程度。

本發明的技術解決方案：

一種基于MEMS/GPS組合系統的信息條件匹配濾波估計方法，步驟如下：

(1)將MEMS/GPS組合系統安裝在載體上，在載體運動過程中，MEMS慣性儀表實時測量載體坐標系下運動載體的三軸加速度以及三軸角速度值，同時獲得GPS測量的在地理坐標系下運動載體的三軸速度和位置信息；

(2)對步驟(1)中所述MEMS慣性儀表測量得到的載體坐標系下的運動載體三軸加速度以及三軸角速度值進行條件篩選匹配，剔除測量野值和無效值，滿足篩選條件情況下進行捷聯導航解算；

(3)對步驟(1)中所述GPS測量得到的地理坐標系下運動載體的三軸速度和位置信息進行條件篩選匹配，滿足篩選條件的情況下表示GPS測量得到的運動載體的三軸速度和位置信息有效，進入步驟(4)，否則表示無效，直接進行捷聯導航解算；

(4)根據所述載體的運動狀態確定進行捷聯導航解算或者組合導航解算，進行捷聯導航解算時，得到載體的導航信息，該導航信息包括速度信息、位置信息和姿態信息；

進行組合導航解算時，得到載體的速度誤差、位置誤差、姿態誤差和MEMS慣性儀表誤差；

所述載體的運動狀態包括加減速狀態、轉彎狀態和低速運行狀態；

(5)將步驟(4)通過組合導航解算得到載體的速度誤差、位置誤差、姿態誤差和MEMS慣性儀表誤差，分別設置速度誤差修正量、位置誤差修正量、姿態誤差修正量以及儀表誤差修正量，對所述MEMS/GPS組合系統進行誤差校正，最終獲得準確的導航信息，完成基于MEMS/GPS組合系統的信息條件匹配濾波估計。

所述步驟(2)對三軸角速度值進行條件篩選匹配通過下述公式進行：