[發(fā)明專利]用于軌道自動測量車的精確定位方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711420989.1
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108267135A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹成度;熊國華;馮光東;譚斌;羅小軍;劉志友;夏艷軍;徐雪花;陳磊;李斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S19/47;G01S19/50
• 代理公司: 北京匯澤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 程殿軍

1.一種用于軌道自動測量車的精確定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，測量車開始運行時，完成GNSS單元和IMU單元的初始化與對準(zhǔn)，GNSS單元和IMU單元開始同步采集定位數(shù)據(jù)；

S2，利用捷聯(lián)慣性導(dǎo)航算法對IMU單元采集的IMU定位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

S3，判斷GNSS單元是否有效，若是，則將處理后的IMU定位數(shù)據(jù)與GNSS單元采集的GNSS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行融合；

S4，利用卡爾曼濾波算法對融合后的定位數(shù)據(jù)的誤差進(jìn)行過濾；

S5，采用PPK技術(shù)對GNSS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)后處理，然后對GNSS定位和IMU定位數(shù)據(jù)進(jìn)行組合解算得到高精度的定位坐標(biāo)。

2.如權(quán)利要求1所述的用于軌道自動測量車的精確定位方法，其特征在于：

所述GNSS單元在采集定位數(shù)據(jù)時，采用差分定位技術(shù)，利用偽距誤差的空間相關(guān)性，通過對移動接收機接收到的觀測量和基站接收機接收到的觀測量作差，消除衛(wèi)星鐘差，部分消除電離層誤差、對流層誤差和衛(wèi)星軌道誤差。

3.如權(quán)利要求2所述的用于軌道自動測量車的精確定位方法，其特征在于：

當(dāng)移動接收機和基站接收機觀測到的公共衛(wèi)星數(shù)目不小于四顆時，GNSS單元開始采用差分定位技術(shù)進(jìn)行即時的位置解算。

4.如權(quán)利要求2所述的用于軌道自動測量車的精確定位方法，其特征在于：

GNSS觀測量使用觀測方程描述，偽距的觀測方程如下:

載波相位的觀測方程為：

其中，ρ、?和r 分別表示偽距觀測量、載波相位觀測量和接收機到衛(wèi)星的幾何距離；I和T 分別表示電離層和對流層誤差；δts 和O 分別表示衛(wèi)星鐘差和衛(wèi)星軌道誤差；M 和ε分別表示多徑誤差和接收機噪聲；uδt表示接收機鐘差；N 表示載波相位中所包含的整周模糊度。

5.如權(quán)利要求1所述的用于軌道自動測量車的精確定位方法，其特征在于：利用捷聯(lián)慣性導(dǎo)航算法對IMU定位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的流程如下：

將IMU單元的加速度計組件采集的沿機體系的加速度分量進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為沿導(dǎo)航系的加速度分量并傳遞給導(dǎo)航計算機，同時將陀螺組件采集的沿機體系的角速度進(jìn)行姿態(tài)矩陣計算得到轉(zhuǎn)動角速度并傳遞給導(dǎo)航計算機；

導(dǎo)航計算機根據(jù)沿導(dǎo)航系的加速度分量以及轉(zhuǎn)動角速度解算出位置信息和速度信息并傳遞給控制顯示器，同時，根據(jù)姿態(tài)矩陣計算后的轉(zhuǎn)動角速度進(jìn)行姿態(tài)角計算得到姿態(tài)航向并傳遞給控制顯示器。

6.如權(quán)利要求1所述的用于軌道自動測量車的精確定位方法，其特征在于：采用PPK技術(shù)對GNSS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)后處理的流程如下：

讀取觀測數(shù)據(jù)和星歷數(shù)據(jù)；

計算衛(wèi)星位置、鐘差、高度角、方位角以及對流層改正；

對移動站數(shù)據(jù)進(jìn)行單點定位；

對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行周跳探測，并剔除質(zhì)量較差的衛(wèi)星；

對站間求差，并剔除差值較大的數(shù)據(jù)，然后對星間求差；

通過卡爾曼濾波，求取模糊度，并進(jìn)行用戶速度、位置解算；

依次判斷前向濾波和向后濾波是否結(jié)束，若都結(jié)束，則逐一歷元對前向和后向濾波的結(jié)果進(jìn)行加權(quán)。

7.一種用于軌道自動測量車的精確定位系統(tǒng)，其特征在于：包括GNSS單元、IMU單元、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航解算模塊、數(shù)據(jù)融合模塊、卡爾曼濾波模塊、動態(tài)后處理模塊以及組合解算模塊；

所述GNSS單元和所述IMU單元用于分別采集定位數(shù)據(jù)；

所述捷聯(lián)慣性導(dǎo)航解算模塊用于利用捷聯(lián)慣性導(dǎo)航算法對IMU單元采集的IMU定位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

所述數(shù)據(jù)融合模塊用于將處理后的IMU定位數(shù)據(jù)與GNSS單元采集的GNSS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行融合；

所述卡爾曼濾波模塊利用卡爾曼濾波算法對融合后的定位數(shù)據(jù)的誤差進(jìn)行過濾；

所述動態(tài)后處理模塊用于采用PPK技術(shù)對GNSS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)后處理；

組合解算模塊用于對GNSS定位和IMU定位數(shù)據(jù)進(jìn)行組合解算得到高精度的定位坐標(biāo)。