[發明專利]一種基于多源信息融合的車載定位方法

有效

• 申請號: 201710854194.5
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107656301B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 張靖;孫謙;李海洲;陳鴻躍;陳雨;王盛;王向東;趙曉偉;趙琳;狄世超
• 申請（專利權）人: 北京航天發射技術研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01S19/47
• 分類號: G01S19/47;G01C21/16
• 代理公司: 北京國之大銘知識產權代理事務所(普通合伙) 11565
• 代理人: 朱曉蕾

1.一種基于多源信息融合的車載定位方法，其特征在于：所述車載定位方法包括如下步驟：

步驟1，在各自的量測時空內，從各系統中分別獲取導航信息；所述各系統包括捷聯慣導系統、里程計系統、衛星導航系統、地圖匹配系統及高程計系統，將捷聯慣導系統作為公共參考系統；

步驟2，對來自不同系統的導航信息進行時空配準，令所有導航信息具有一致的時空屬性；所述時空配準包括時間配準和空間配準；

步驟3，將來自捷聯慣導系統的導航信息分別送入至各子濾波器，且將經過時空配準的導航信息分別送入各自對應的子濾波器、進行局部濾波；

步驟4，將各子濾波器輸出的信息和捷聯慣導系統的導航信息均送入主濾波器中、進行信息融合；

步驟5，信息融合后，輸出定位信息，利用信息分配原則對主濾波器和子濾波器進行重置，然后返回步驟1；

所述步驟2中，時間配準過程中，采用硬件中斷計時與數據擬合外推結合的方式進行時間統一；空間配準過程中，采用統一基準坐標系與補償桿臂誤差結合的方式進行空間統一；

所述步驟4中，令各子濾波器輸出兩類信息至主濾波器，兩類信息分別為狀態估計值和誤差協方差陣，主濾波器和各子濾波器形成聯邦卡爾曼濾波器；

所述步驟4中，所述信息融合過程使用具有24維狀態變量的誤差模型，所述誤差模型中的誤差狀態量為：

其中，ψ＝[δα δβ δγ]'表示東向、北向、天向姿態誤差角，表示東向、北向、天向速度誤差，δp＝[δLδλδh]'表示緯度、經度、高度位置誤差，ε＝[ε_x ε_y ε_z]'表示載體坐標系中x、y、z軸上陀螺常值零偏，表示載體坐標系中x、y、z軸上加速度計常值零偏，k表示里程計刻度系數，δa和δb分別表示里程計的航向安裝誤差角和俯仰安裝誤差角，δl＝[δl_x δl_y δl_z]'表示載體坐標系中x、y、z軸上里程計桿臂誤差，δlw＝[δlw_x δlw_y δlw_z]'表示載體坐標系中x、y、z軸上衛星接收機桿臂誤差。

2.根據權利要求1所述的基于多源信息融合的車載定位方法，其特征在于：所述誤差模型中建立有姿態誤差方程、速度誤差方程、位置誤差方程、陀螺漂移誤差方程、加速度計偏置誤差方程、里程計航向安裝誤差方程、里程計俯仰安裝誤差方程、里程計刻度系數誤差方程、里程計桿臂誤差方程、衛星接收機桿臂誤差方程；

所述姿態誤差方程為：

其中，表示捷聯慣導姿態轉換矩陣，n系表示真實導航坐標系，表示計算導航坐標系，b系表示捷聯慣導坐標系，表示n系相對慣性系角速度在n系下的投影，表示陀螺角速度在b系下的投影；

所述速度誤差方程為：

其中，f^b表示載體軸系的比力，表示地球自轉角速度在n系上的投影，表示n系相對地球轉動角速度在n系上的投影，表示捷聯慣導的速度；

所述位置誤差方程為：

其中，R_M表示地球子午圈曲率半徑，表示北向速度，表示東向速度，表示天向速度；

所述陀螺漂移誤差方程為：

所述加速度計偏置誤差方程為：

所述里程計航向安裝誤差方程為：

所述里程計俯仰安裝誤差方程為：

所述里程計刻度系數誤差方程為：

所述里程計桿臂誤差方程為：

所述衛星接收機桿臂誤差方程為：

3.根據權利要求1所述的基于多源信息融合的車載定位方法，其特征在于：利用所述誤差模型中的所有誤差方程構建捷聯慣導系統誤差方程，則捷聯慣導系統誤差方程為：

其中，表示系統狀態矢量的微分，X表示系統狀態矢量，F(t)表示系統狀態轉移矩陣，w表示系統噪聲。