[发明专利]一种双伪卫星辅助惯性导航系统位置校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用两颗伪卫星校准惯性导航系统位置误差的方法，属于导航定位 技术领域。

背景技术

惯性导航系统(INS)自主性和隐蔽性好，能连续提供多种较高精度的导航参数(位 置、速度、姿态、航向等)的输出信息，频带宽，是海陆空天各种载体的主要导航设备， 但其误差(尤其是位置误差)随时间积累，不能长时间单独承担高精度导航的任务。卫 星导航系统的定位和测速精度高，且基本不受地域、时间限制。因此，惯性导航和卫星 导航组合是目前最常用的组合导航方式，但卫星导航系统最大的缺陷是易受干扰。因此 在卫星系统被干扰或不可用的情况下，急需一种提高惯性导航系统精度的方法。

伪卫星也被称为陆基发射机或陆基卫星，其功能和原理与导航卫星类似，主要由接 收机，发射机和天线等部分组成，能发出与导航卫星相同格式的电文。与导航卫星相比， 伪卫星具有系统成本低、设置灵活机动等特点。此外，用户可以根据应用需要来设计伪 卫星的信号结构和电文格式，具有完全的自主权。由于伪卫星与用户的距离远远小于卫 星与用户的距离，因此伪卫星具有更强的抗干扰能力，得到了广泛的关注。

理论上，平面实时定位需要至少三颗卫星，本发明的方法使用两颗伪卫星，利用测 量序列对惯导的位置误差进行估计并校正，从而提高导航的精度。

发明内容

本发明的技术问题是：针对卫星导航系统被干扰或不可用的情况，提供一种采用两 颗伪卫星对惯导系统位置误差进行校准的方法，以提高惯性导航系统的性能。

本发明的技术解决方案：双伪卫星辅助惯性导航系统位置校准的方法，其特点在于 步骤如下：

(1)将惯导系统位置误差Δx，Δy、惯导系统与伪卫星之间不同步时间Δτ及伪卫星接 收机钟差ΔT₀作为待求变量；

(2)当载体开始接收到两颗伪卫星信号的时刻，根据惯导系统输出计算得到的惯导 -伪卫星距离，简称计算伪距，将计算伪距与伪卫星接收机输出的测量伪距做差，求出 伪卫星接收机钟差，作为伪卫星接收机钟差的初始估值；

(3)建立伪卫星接收机测量伪距与计算伪距之差Δr，与所述待求变量之间的数学 模型：Δr＝r_m-r_I＝(v_x cosγ+v_y sinγ)Δτ+cΔT₀+Δxcosγ+Δysinγ；其中r_m是伪卫星接收机 得到的测量伪距，r_I是根据惯导输出的位置得到的计算伪距，v_x，v_y是载体在x、y方向 的运动速度，(X，Y)是伪卫星的位置，(x_I，y_I)是惯导输出的位置；

(4)由补偿了伪卫星接收机钟差初始估值的伪卫星接收机输出的测量伪距和计算伪 距得到二者之差，根据上一步得到的数学模型利用最小二乘法估计所述待求变量；

(5)利用步骤(4)估计得到的状态向量，对惯导系统的位置信息进行校准后输出。

本发明的原理：利用两颗伪卫星的伪距量测量，采用最小二乘法估计出惯导系统的 位置误差、惯导/伪卫星的不同步时间和伪卫星接收机的钟差，从而修正惯导系统的位 置误差，提高惯导系统的精度。

本发明与现有技术相比的优点如下：伪卫星设置简单灵活，只要有两颗伪卫星，利 用最小二乘法就可估计出惯导的位置误差，对提高惯性导航系统的精度有明显效果。

附图说明

图1是实施本发明的原理示意图。

图2是实施本发明方法的惯导系统位置误差估计精度。

图3是实施本发明方法的惯导系统与伪卫星之间的不同步时间及接收机钟差的估计 精度。

具体实施方式

本发明提出的双伪卫星辅助惯导系统位置校准方法，根据两颗伪卫星的伪距量测信 息，利用最小二乘法估计出惯导系统的位置误差并校准，从而提高惯性导航系统的精度。

下面来阐述本发明的具体实施过程。

图1给出了本发明的原理示意图。实例中采用东北天地理坐标系为导航坐标系，考 虑平面定位的情况。

1、确定待求变量