[发明专利]精密单点定位与惯性测量紧组合导航系统及数据处理方法

权利要求书

1.一种精密单点定位与惯性测量紧组合导航系统，其特征在于：它包括惯性测量单元（1）、惯性测量处理模块（2）、GPS接收机（3）、卡尔曼滤波计算模块（4）和电源模块，其中：惯性测量单元（1）的输出端与惯性测量处理模块（2）相连，惯性测量处理模块（2）与GPS接收机（3）分别连接卡尔曼滤波计算模块（4），卡尔曼滤波计算模块（4）同时接收惯性测量处理模块（2）和GPS接收机（3）的输出信号，通过多状态卡尔曼滤波计算，修正惯性测量处理模块（2）和GPS接收机（3）参数，将修正的参数反馈到惯性测量处理模块（2）和GPS接收机（3），惯性测量处理模块（2）接收卡尔曼滤波计算模块（4）反馈的修正参数后得到组合导航数据。

2.根据权利要求1所述的精密单点定位与惯性测量紧组合导航系统，其特征在于：所述GPS接收机（3）为双频接收机。

3.根据权利要求1所述的精密单点定位与惯性测量紧组合导航系统，其特征在于：所述的卡尔曼滤波计算模块（4）包括并列组合为一体的线性卡尔曼滤波器、非线性卡尔曼滤波器、扩展卡尔曼滤波器、自适应卡尔曼滤波器以及抗差卡尔曼滤波器。

4.根据权利要求1所述的精密单点定位与惯性测量紧组合导航系统的数据处理方法，其特征在于包括如下步骤：

a. 将紧组合导航系统固定在运动载体上，通过惯性测量单元（1）测量行进中运动载体的三轴角速度和三轴比力值之后传输给惯性测量处理模块（2），经惯性测量处理模块（2）进行惯性测量力学编排得到运动载体的位置、速度和姿态，根据这些值预测计算相对于惯性测量单元（1）的伪距、载波、载波变化率的预测值；

b. 惯性测量处理模块（2）将相对于惯性测量单元（1）的伪距、载波、载波变化率的预测值通过卡尔曼滤波计算模块（4）接收后传输给GPS模块（3），GPS模块精密单点定位整数模糊度快速收敛，同时检测精密单点定位实际测量值的正误，排除多路径影响的错误伪距、由反射波信号引起的异常多普勒频移以及由失锁或失周带来的故障载波相位测量值；

c. 通过GPS接收机（3）的接收天线信号得到实时精密轨道及钟差数据，由精密单点定位模式，包括变频、放大、滤波、计算处理得到伪距、载波、载波变化率的实际测量值；

d. 通过卡尔曼滤波计算模块（4）将接收到的相对于惯性测量单元（1）的伪距、载波、载波变化率的预测计算值和实际测量值相减后作为卡尔曼滤波器的观测值，记录在卡尔曼滤波器中，计算得到对惯性测量处理模块（2）的定位、定速结果校正的误差向量，采用反馈校正的间接估计法，把组合导航系统状态误差估计反馈到惯性测量处理模块（2）中，对系统状态进行校正，得到校正后的组合导航数据。