[發明專利]面向不動產測量的桿臂、時間不同步誤差估計與補償方法

有效

• 申請號: 201710391282.6
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107270893B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 吳峻;馮家政;王永杰;沈志樂;董國敏;柏帆
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20;G01C25/00;G01S19/40
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

1.一種面向不動產測量的桿臂、時間不同步誤差估計與補償方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1，標定慣性定位/GPS實地調查技術裝備中GPS天線相位中心相對于IMU的真實桿臂矢量，以及估計從衛星采集、慣性采集到組合導航計算之間存在的滯后時間；

步驟2，采集不動產測量過程中的慣性定位/GPS實地調查技術裝備的慣性測量數據以及GPS測量數據，待測量數據完成，準備事后解算；

步驟3，建立19維狀態方程，19維包括失準角誤差φⁿ、速度誤差δVⁿ、位置誤差δP、陀螺隨機常值漂移ε^b、加速計隨機常值零偏桿臂誤差δl^b、時間不同步誤差δt，將這19維誤差狀態作為Kalman濾波器的誤差狀態向量，同時建立以速度和位置誤差作為觀測量的量測模型，根據步驟2得到的測量數據進行慣性解算并進行卡爾曼濾波；

其中，速度誤差是慣性定位輸出速度與GPS輸出速度之差，位置誤差是慣性定位輸出位置與GPS輸出位置之差；

所述19維狀態方程如下：

其中，系統誤差狀態向量：

Φ^T＝[φ_e φ_n φ_u]^T (δv)^T＝[δv_e δv_n δv_u]^T (δp)^T＝[δL δλ δH]^T

(ε^b)^T＝[ε_gx ε_gy ε_gz]^T(δl^b)^T＝[δl_e δl_n δl_u]^T

φ_e、φ_n、φ_u分別代表慣性定位失準角誤差中的東向失準角、北向失準角、天向失準角，δv_e、δv_n、δv_u分別代表慣性導航速度誤差中東向速度誤差、北向速度誤差和天向速度誤差，δL、δλ、δH分別代表慣性導航位置誤差中的緯度誤差、經度誤差和高度誤差；ε_gx、ε_gy、ε_gz分別代表X軸陀螺、Y軸陀螺和z軸陀螺的隨機常值漂移，分別代表X軸加速度計、Y軸加速度計和z軸加速度計的隨機常值零偏；δl_e、δl_n、δl_u分別代表x軸、y軸、z軸的桿臂誤差，δt代表時間不同步誤差；

系統狀態轉移矩陣中各子矩陣表示如下：

M_av＝M₂,M_ap＝M₁+M₃

M_vp＝(vⁿ×)(2M₁+M₃+M₄)

上式中，R_Mh、R_Nh分別為地球的子午圈主曲率半徑，卯酉圈主曲率半徑，為地球自轉角速度；

是載體系到導航系的姿態變換矩陣；

為陀螺角速度測量白噪聲，為加速度計的測量白噪聲；

其中，Z為量測向量，H為量測矩陣，V為量測噪聲；

量測向量為GPS采樣時刻的慣性與GPS速度、位置之差；

Z＝[δV_e δV_n δV_u δL δλ δH]^T

V_v和V_p分別為衛星接收機速度測量白噪聲和位置測量白噪聲；

步驟4，根據步驟3，每次濾波后，利用濾波估計出的失準角誤差φⁿ、速度誤差δVⁿ、位置誤差δP、桿臂誤差δl^b、時間不同步誤差δt對慣性解算結果進行反饋校正。

2.如權利要求1所述的面向不動產測量的桿臂、時間不同步誤差估計與補償方法，其特征在于：所述步驟2中，慣性測量數據包括三軸陀螺儀數據和三軸加速度計數據x、y、z軸的陀螺儀數據分別表示為x、y、z軸的加速度計數據分別表示為GPS數據包括GPS時間及當地地理系下的速度和位置P_GPS，其中速度包括東向速度北向速度天向速度位置P_GPS包括緯度L_GPS、經度λ_GPS及高度H_GPS。