[發(fā)明專利]一種基于平滑器濾波模型的MIMU輔助GNSS測(cè)姿方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011108615.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN112327342A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊英東;付曉;吳玉尚;王波;徐宇柘;楊祥龍;王森;劉野
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號(hào): G01S19/54
• 分類號(hào): G01S19/54;G01C21/16
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37247
• 代理人: 馬千會(huì)

本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于MIMU平滑器濾波模型的GNSS載波相位測(cè)姿方法。一種基于平滑器濾波模型的MIMU輔助GNSS測(cè)姿方法，包括：建立MIMU平滑器的數(shù)學(xué)模型；設(shè)定模型中關(guān)鍵參數(shù)；采用所述模型進(jìn)行MIMU輔助GNSS的組合測(cè)姿。本發(fā)明設(shè)計(jì)的平滑器濾波模型，在不涉及GNSS接收機(jī)內(nèi)部信號(hào)跟蹤過程的前提下，不再是以往簡(jiǎn)單的將MIMU所提供的姿態(tài)角，作為整周模糊度搜索的約束條件，而是MIMU基于自身的基本條件對(duì)GNSS姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源部分進(jìn)行有效合理的深度輔助，提高了姿態(tài)解算的成功率和工程應(yīng)用的價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于MIMU平滑器濾波模型的GNSS載波相位測(cè)姿方法。

背景技術(shù)

在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)與微慣性測(cè)量單元(MIMU)組合測(cè)姿的研究中，目前只是依靠MIMU在外圍提供一個(gè)小范圍的搜索空間，又或者在GNSS接收機(jī)前端部分提供輔助跟蹤從而減少搜索的帶寬。這兩種方法前者過于簡(jiǎn)單，后者對(duì)MIMU的精度和穩(wěn)定性要求很高，同時(shí)也需要拆分GNSS接收機(jī)的前端電路部分，對(duì)低成本的MIMU而言難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求且不實(shí)際。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種MIMU對(duì)GNSS姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源部分進(jìn)行有效合理的深度輔助方法，提高了姿態(tài)解算的成功率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：

一種基于平滑器濾波模型的MIMU輔助GNSS測(cè)姿方法，包括以下步驟：

建立MIMU平滑器的數(shù)學(xué)模型；

設(shè)定模型中關(guān)鍵參數(shù)；

采用所述模型進(jìn)行MIMU輔助GNSS的組合測(cè)姿。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述MIMU平滑器的數(shù)學(xué)模型公式如下：

其中，分別是k歷元時(shí)刻衛(wèi)星I和J相對(duì)于接收天線方向的單位矢量；是k歷元時(shí)刻雙差載波相位的原始輸出；是k歷元時(shí)刻雙差載波相位的平滑輸出；是k-1歷元時(shí)刻雙差載波相位的平滑輸出；是k-1歷元時(shí)刻基線向量和衛(wèi)星向量之間的夾角；M,N分別是平滑時(shí)間和自適應(yīng)衰減因子；△δ_ahrs(t_k-△t_k)是從k-1歷元到k歷元的姿態(tài)信息角η^ij變化量，它由MIMU的航姿參考系統(tǒng)計(jì)算得出；△t_k是不同測(cè)量系統(tǒng)的時(shí)間延遲。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述模型中關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定方法包括：時(shí)間延遲的設(shè)定、衰減因子設(shè)定及陀螺零位誤差的在線標(biāo)校。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述時(shí)間延遲的設(shè)定方法包括：

第一步：首先通過GNSS姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)求取相鄰歷元之間的姿態(tài)信息角變化量同時(shí)時(shí)間偏差標(biāo)志位n置為0，如果角度變化量大于0.5°，則進(jìn)入下一步；

第二步：利用航姿參考系統(tǒng)(AHRS)計(jì)算出1秒間隔內(nèi)的姿態(tài)信息角變化量如果則時(shí)間偏差標(biāo)志位加一(n＝n+1)，它表示不同信息源計(jì)算得出的角度變化量，由于時(shí)間沒有對(duì)齊而出現(xiàn)角度計(jì)算偏離，所以航姿參考系統(tǒng)表示的時(shí)間偏差標(biāo)志位向后移一位；如果則表示兩者的姿態(tài)信息角對(duì)齊誤差小于0.1°，此時(shí)停止時(shí)間后移，求取延遲時(shí)間△t_k＝n/100(100Hz)，該時(shí)間就是GNSS姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)相對(duì)于航姿參考系統(tǒng)的延遲時(shí)間。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述衰減因子的設(shè)定方法為：

其中，M,N分別是平滑時(shí)間和自適應(yīng)衰減因子；σ是航姿參考系統(tǒng)角度跟蹤的動(dòng)態(tài)閾值，σ和M的設(shè)定值跟陀螺的標(biāo)定誤差以及隨機(jī)零位漂移誤差有關(guān)。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述陀螺零位誤差的在線標(biāo)校包括：