[发明专利]一种捷联惯导系统/全球导航卫星系统组合导航滤波系统及方法

权利要求书

1.一种捷联惯导系统/全球导航卫星系统组合导航滤波系统，其特征在于：它由一次装订模块、地球参数解算模块、初始对准模块、捷联惯导解算模块、改进滤波算法参数计算模块、正常模式组合导航滤波模块、故障模式组合导航滤波模块和反馈校正输出模块组成；

所述一次装订模块用于根据本地的先验温度补偿参数、陀螺仪和加速度计的系统误差预标定结果，将其作为初始对准模块以及捷联惯导解算模块的固有参数进行装订；

所述地球参数解算模块用于根据GNSS全球导航卫星系统及SINS捷联惯导系统解算的位置、速度信息计算地球参数；

所述初始对准模块用于根据一次装订模块和GNSS全球导航卫星系统提供的位置、速度、姿态信息解算得到SINS捷联惯导系统的初始时间、位置、速度和姿态角信息，并作为捷联惯导解算模块的初始值；

所述捷联惯导解算模块用于根据捷联惯导设备提供的角速度和比力信息，并利用一次装订模块和初始对准模块提供的参数进行导航解算；

所述改进滤波算法参数计算模块用于根据SINS捷联惯导系统和GNSS全球导航卫星系统提供的数据信息，对改进卡尔曼滤波算法所需的状态转移矩阵、系统驱动噪声协方差矩阵、量测噪声协方差矩阵进行计算，并根据参数计算结果及状态标志选择性地传递至正常模式组合导航滤波模块或故障模式组合导航滤波模块中进行改进卡尔曼滤波计算；

所述正常模式组合导航滤波模块包括状态预测子模块、协方差预测子模块、增益计算子模块、状态估计子模块和协方差估计子模块组成；

所述故障模式组合导航滤波模块用于根据系统提供的错误状态标志，通过改进卡尔曼滤波计算的状态预测功能，通过后端处理方式排除前端出现的错误；

所述反馈校正输出模块用于根据正常模式组合导航滤波模块或故障模式组合导航滤波模块估计得到的姿态误差、速度误差和位置误差分别对捷联惯导解算模块解算的姿态角、速度以及位置进行一次修正，并将修正后的结果作为组合导航系统的输出。

2.根据权利要求1所述的一种捷联惯导系统/全球导航卫星系统组合导航滤波系统，其特征在于：所述的地球参数包括地球自转角速度投影分量、导航坐标系相对地球的旋转角速度和载体所在位置的重力加速度信息。

3.根据权利要求1所述的一种捷联惯导系统/全球导航卫星系统组合导航滤波系统，其特征在于：所述的捷联惯导解算模块进行导航解算过程中，采用旋转矢量四元数算法解算载体的姿态角，采用双子样速度算法解算载体的速度，采用速度积分算法解算载体的当前位置。

4.一种捷联惯导系统/全球导航卫星系统组合导航滤波方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1：一次装订模块根据本地的先验温度补偿参数、陀螺仪和加速度计的系统误差预标定结果，将其作为初始对准模块以及捷联惯导解算模块的固有参数进行装订；

S2：地球参数解算模块根据GNSS全球导航卫星系统及SINS捷联惯导系统解算的位置、速度信息计算地球参数；

S3：初始对准模块根据一次装订模块和GNSS全球导航卫星系统提供的位置、速度、姿态信息解算得到SINS捷联惯导系统的初始时间、位置、速度和姿态角信息，并作为捷联惯导解算模块的初始值；

S4：捷联惯导解算模块根据捷联惯导设备提供的角速度和比力信息，并利用一次装订模块和初始对准模块提供的参数进行导航解算；

S5：改进滤波算法参数计算模块根据SINS捷联惯导系统和GNSS全球导航卫星系统提供的数据信息，对改进卡尔曼滤波算法所需的状态转移矩阵、系统驱动噪声协方差矩阵、量测噪声协方差矩阵进行计算，并根据参数计算结果及状态标志选择性地传递至正常模式组合导航滤波模块或故障模式组合导航滤波模块中进行改进卡尔曼滤波计算；

S6：反馈校正输出模块根据正常模式组合导航滤波模块或故障模式组合导航滤波模块估计得到的姿态误差、速度误差和位置误差分别对捷联惯导解算模块解算的姿态角、速度以及位置进行一次修正，并将修正后的结果作为组合导航系统的输出。