[發(fā)明專利]基于遞歸快速正交搜索的列車組合定位方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810790879.2
• 申請(qǐng)日: 2018-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN108931799A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳光武;楊菊花;于月;邢東峰;李鵬;張琳婧;石建強(qiáng);司涌波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/47
• 分類號(hào): G01S19/47;G01C21/16
• 代理公司: 北京智客聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11700
• 代理人: 李戍

1.一種基于遞歸快速正交搜索的列車組合定位方法，其特征在于，包括：

獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

構(gòu)建系統(tǒng)非線性誤差模型；

判斷衛(wèi)星信號(hào)是否良好；

若衛(wèi)星信號(hào)良好，則使用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，并且將擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的預(yù)測(cè)值作為輸入，系統(tǒng)非線性誤差模型的非線性速度誤差作為輸出，對(duì)系統(tǒng)非線性誤差模型進(jìn)行模型訓(xùn)練；

如在衛(wèi)星信號(hào)較差，則使用遞歸正交搜索算法對(duì)系統(tǒng)非線性誤差模型進(jìn)行在線建模，結(jié)合所述擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的預(yù)測(cè)值對(duì)系統(tǒng)非線性誤差模型的非線性速度誤差進(jìn)行估計(jì)，從而補(bǔ)償輸出的速度信息，并利用補(bǔ)償后的速度信息計(jì)算當(dāng)前的位置信息，從而得到修正后的速度和位置信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遞歸快速正交搜索的列車組合定位方法，其特征在于，所述獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中，所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括：

慣性傳感器數(shù)據(jù)和衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于遞歸快速正交搜索的列車組合定位方法，其特征在于：

所述衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，包括：經(jīng)度、緯度、高度、東向速度、北向速度和天向速度；

所述慣性傳感器數(shù)據(jù)，包括：三軸加速度信息和三軸陀螺信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于遞歸快速正交搜索的列車組合定位方法，其特征在于，所述獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)之后，還包括對(duì)所述慣性傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，從而得到定位信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于遞歸快速正交搜索的列車組合定位方法，其特征在于，所述若衛(wèi)星信號(hào)良好，則使用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，并且將擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的預(yù)測(cè)值作為輸入，系統(tǒng)非線性誤差模型的非線性速度誤差作為輸出，對(duì)系統(tǒng)非線性誤差模型進(jìn)行模型訓(xùn)練中的使用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，具體為：使用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法將所述衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)與所述定位信息進(jìn)行融合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遞歸快速正交搜索的列車組合定位方法，其特征在于：所述非線性速度誤差為：

ΔV＝V_INS-V_GPS-δV_EKF，

其中，ΔV為系統(tǒng)非線性誤差模型的非線性速度誤差；V_INS為對(duì)慣性傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行解算得到的速度，V_GPS為衛(wèi)星測(cè)量得到的速度，δV_EKF為擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的速度誤差。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遞歸快速正交搜索的列車組合定位方法，其特征在于：所述構(gòu)建系統(tǒng)非線性誤差模型，具體為構(gòu)建高階誤差模型。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遞歸快速正交搜索的列車組合定位方法，其特征在于：所述擴(kuò)展卡爾曼濾波算法，包括：

設(shè)定擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的狀態(tài)方程和觀測(cè)方程；

計(jì)算狀態(tài)初始值，設(shè)定誤差協(xié)方差矩陣；

計(jì)算所述狀態(tài)方程中狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)的雅可比矩陣；

基于所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)的雅可比矩陣計(jì)算狀態(tài)向量一步預(yù)測(cè)誤差方差矩陣；

計(jì)算所述觀測(cè)方程中量測(cè)函數(shù)的雅可比矩陣；

基于所述量測(cè)函數(shù)的雅可比矩陣和狀態(tài)向量一步預(yù)測(cè)誤差方差矩陣計(jì)算狀態(tài)增益矩陣；

基于所述狀態(tài)增益矩陣得到k時(shí)刻狀態(tài)向量估計(jì)值；

基于所述k時(shí)刻狀態(tài)向量估計(jì)值、所述狀態(tài)增益矩陣和所述量測(cè)函數(shù)的雅可比矩陣更新誤差協(xié)方差矩陣。

9.一種基于遞歸快速正交搜索的列車組合定位系統(tǒng)，其特征在于：運(yùn)行權(quán)利要求1至8任一所述的方法，包括，

GNSS數(shù)據(jù)采集模塊、慣導(dǎo)數(shù)據(jù)采集模塊、GNSS數(shù)據(jù)邏輯模塊、慣導(dǎo)數(shù)據(jù)邏輯模塊和數(shù)據(jù)融合模塊，所述GNSS數(shù)據(jù)采集模塊獲取的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)經(jīng)GNSS數(shù)據(jù)邏輯模塊輸入至數(shù)據(jù)融合模塊，所述慣導(dǎo)數(shù)據(jù)采集模塊獲取的慣性傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)邏輯模塊輸入至數(shù)據(jù)融合模塊。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于遞歸快速正交搜索的列車組合定位系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

數(shù)據(jù)輸出模塊和電源模塊，所述數(shù)據(jù)融合模塊的輸出端與所述數(shù)據(jù)輸出模塊的輸入端電連接；所述電源模塊為系統(tǒng)提供電源。