[發(fā)明專利]利用GNSS和DTM輔助的INS校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810763721.6
• 申請(qǐng)日: 2018-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN108917793A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 靳成銘;蔡伯根;王劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 鄒芳德

本發(fā)明提供了一種利用GNSS和DTM輔助的INS校準(zhǔn)系統(tǒng)和方法，屬于INS校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域。通過組合定位模塊向INS校準(zhǔn)模塊返回一個(gè)組合定位性能指示參數(shù)I_t，INS校準(zhǔn)模塊通過參數(shù)I_t判斷組合定位模塊計(jì)算的定位結(jié)果是否可用，若不可用，INS校準(zhǔn)模塊將在t+1時(shí)刻提供新的集合set_t+1給INS校準(zhǔn)模塊，繼續(xù)初始化INS運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到組合定位模塊指示的定位結(jié)果可用。本發(fā)明在GNSS恢復(fù)可用的情況下，可快速、精確地初始化INS運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)，避免了衛(wèi)星信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間受限而導(dǎo)致GNSS/INS組合定位誤差累積情況的發(fā)生，提高了后續(xù)組合定位的可用性和精度，有利于列車的安全可靠運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)和數(shù)字軌道地圖(DTM)輔助的INS校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

基于GNSS和INS的組合定位技術(shù)結(jié)合了INS定位的連續(xù)性和GNSS定位無累積誤差的優(yōu)點(diǎn)，可以為鐵路領(lǐng)域的列車定位提供連續(xù)、高精度解決方案。受城市峽谷、隧道等遮擋影響，GNSS在列車運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)定位不可用的情況，長(zhǎng)時(shí)間的衛(wèi)星信號(hào)受限將導(dǎo)致GNSS/INS組合定位誤差累積，最終導(dǎo)致定位發(fā)散。如何在GNSS恢復(fù)可用的情況下，快速、精確地初始化INS運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)，將對(duì)后續(xù)組合定位的可用性、精度等性能有重要影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在GNSS恢復(fù)可用后，可快速、精確的完成INS初始化定位的利用GNSS和DTM輔助的INS校準(zhǔn)方法，以解決上述背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供一種利用GNSS和DTM輔助的INS校準(zhǔn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括GNSS接收機(jī)、DTM和INS，其特征在于，還包括組合定位模塊和INS校準(zhǔn)模塊；

所述組合定位模塊用于為INS校準(zhǔn)模塊提供組合定位性能指示參數(shù)I_t，并完成GNSS和INS的重新組合定位；

所述INS校準(zhǔn)模塊用于獲取獲取GNSS提供的列車位置r^t_gnss、列車速度v^t_gnss以及DTM中存儲(chǔ)的姿態(tài)信息ψ_t，確定集合set_t＝{r_t,v_t,ψ_t}。

另一方面，本發(fā)明提供的一種利用GNSS和DTM輔助的INS校準(zhǔn)方法，包括如下流程步驟：

步驟S110：當(dāng)GNSS定位恢復(fù)后，在時(shí)刻t獲取GNSS提供的列車位置r^t_gnss和列車速度v^t_gnss；

步驟S120：將列車位置r^t_gnss和列車速度v^t_gnss映射到DTM數(shù)據(jù)庫，獲取DTM提供的時(shí)刻t的列車位置r_t和列車速度v_t；

步驟S130：采集DTM中存儲(chǔ)的列車在位置r_t時(shí)的姿態(tài)信息ψ_t，獲取集合set_t＝{r_t,v_t,ψ_t}；

步驟S140：以t時(shí)刻為起點(diǎn)，結(jié)合集合set_t校準(zhǔn)和初始化INS的列車位置、列車速度和列車姿態(tài)信息，重新開始GNSS/INS的組合定位。

進(jìn)一步的，所述步驟S140包括：