[發明專利]一種基于GNSS與INS的自適應導航定位系統和方法

在審

• 申請號: 202110632244.1
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113358115A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 潘森
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18;G01C21/16;G01S19/47
• 代理公司: 北京沃知思真知識產權代理有限公司 11942
• 代理人: 尹得銀

本發明公開了一種基于GNSS與INS的自適應導航定位系統，屬于導航定位技術領域，包括車載GNSS接收機、GNSS/INS切換判定模塊、中央處理器、車載慣性測量模塊、組合導航判定模塊、車載傳感器測量模塊、數字地圖顯示模塊和系統電源模塊；本發明采用GNSS和INS組成組合導航系統為車輛進行導航定位，當衛星信號正常時，由GNSS單獨進行導航，而當GNSS/INS切換判定模塊監測出衛星信號較弱時，則切換為INS為車輛進行導航，同時組合導航判定模塊會利用計時器對INS定位信息的持續時間進行記錄和判斷，若其超出閾值時間，則由GNSS和INS進行組合導航；從而有利于保證車輛導航系統可以繼續保持穩定運行，同時獲得可靠定位精度，進而有利于保證駕駛員不會偏離原有路線。

技術領域

本發明涉及導航定位技術領域，尤其涉及一種基于GNSS與INS的自適應導航定位系統和方法。

背景技術

經檢索，中國專利號CN105472012A公開了一種車載導航系統及方法，該發明雖然可根據氣象信息實時變更行車路線，但導航定位系統單一，容易在隧道等復雜環境下致使車輛偏離原有路線；隨著GNSS技術日漸成熟，越來越多的衛星導航裝置被用于車輛導航；衛星導航裝置通過接收至少四個衛星信號來估算出本身的經緯度信息，并以此經緯度信息與電子地圖進行比對，從而確定車輛的當前位置；衛星導航裝置還可以執行路線規劃功能，即根據駕駛者輸入的起點位置和終點位置規劃由起點位置通向終點位置的路徑，并將規劃好的路徑顯示于顯示屏上，為車輛導航，從而協助駕駛者行駛到終點位置；目前的導航裝置可以為駕駛員規劃最快捷的路徑；然而，在某些環境條件下，其也存在天然缺陷，例如，在茂密的樹林、高大密集建筑物的城市環境、高架橋下以及隧道等環境，衛星信號會受到干擾或遮擋，頻繁出現信號的中斷，容易誤導駕駛員偏離原有路線；因此，發明出一種基于GNSS與INS的自適應導航定位系統和方法變得尤為重要；

現有的車載導航定位系統大多采用單一GNSS系統或INS系統作為車輛導航定位工具，GNSS系統雖然其具有眾多優點，但其也存在天然缺陷，例如，在茂密的樹林、高大密集建筑物的城市環境、高架橋下以及隧道等環境下衛星信號，容易被干擾或遮擋，容易誤導駕駛員偏離原有路線，而INS系統雖然存在短期精度高，實時性強，輸出頻率高，受外界干擾小等優點，但其誤差隨時間發散快；為此，我們提出一種基于GNSS與INS的自適應導航定位系統和方法。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，而提出的一種基于GNSS與INS的自適應導航定位系統和方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種基于GNSS與INS的自適應導航定位系統，包括車載GNSS接收機、GNSS/INS切換判定模塊、中央處理器、車載慣性測量模塊、組合導航判定模塊、車載傳感器測量模塊、數字地圖顯示模塊和系統電源模塊；

其中，所述慣性測量模塊具體為MEMS慣性導航元器件，其由3軸陀螺儀芯片、3軸加速度計芯片和3軸電子羅盤芯片組成；所述組合導航判定模塊內置計時器；所述中央處理器內置擴展卡爾曼濾波器。

進一步地，所述車載GNSS接收機用于接收至少四個衛星信號來估算出本身的經緯度信息，并以此經緯度信息與電子地圖進行比對，確定車輛的GNSS定位信息。

進一步地，所述GNSS/INS切換判定模塊用于獲取GNSS定位信息，并對其進行衛星信號監測判斷，得到信號判斷結果，并根據信號判斷結果將GNSS切換為INS，其具體過程如下：

S1：利用車載GNSS接收機獲取衛星信號，并根據衛星信號確定車輛的GNSS定位信息；

S2：給步驟S1所述衛星信號設定一個強度閾值，同時對其進行實時監測，得到信號監測數據，并將信號監測數據與強度閾值進行判斷比較；

S3：若所述衛星信號接收源少于四個衛星或衛星信號低于設定閾值，則將GNSS系統切換為INS系統，反之，則由GNSS系統繼續為車輛導航；