[发明专利]一种基于卫星导航与惯性导航的组合导航方法

权利要求书

1.一种基于卫星导航与惯性导航的组合导航方法，能在卫星信号信噪比较低和噪声变化较大的情况下保持较高的导航精度，其特征在于：该方法的步骤如下：

首先，在卫星信号接收机跟踪回路方面，采用基于模糊推理系统的带宽自适应的载波相位跟踪回路，当卫星信号信噪比降低时缩小载波相位跟踪回路带宽，提高接收机的抗噪声干扰能力；

其次，在组合导航算法方面，采用基于模糊推理系统的量测噪声模型自适应的卡尔曼滤波组合导航算法，准确描述量测噪声变化，实时调整量测噪声方差阵，提高组合导航算法抗噪声干扰能力。

2.根据权利要求1所述的基于卫星导航与惯性导航组合导航系统方法，其特征在于：所述的采用基于模糊推理系统的带宽自适应的载波相位跟踪回路，具体步骤如下：

首先根据经下变频和数模转换后的GPS数字信号计算信噪比C/N0，公式如下：

C/N0=10log10((z‾)2-δzc2z‾-(z‾)2-δz2·1TInt)---(1)]]>

其中：

z‾=(AME)2/2+2δiq2---(2)]]>

δz2=2(AME)2δiq2+4δiq4---(3)]]>

上两式中A是GPS信号幅度，M_E是积分计数值，δ_iq为信号噪声标准差，T_Int为积分时间；

其次建立模糊控制系统，以C/N0为输入，以GPS跟踪回路带宽为输出，采用如下模糊推理规则：

（1）如果信噪比低，则锁相环带宽窄；

（2）如果信噪比适中，则锁相环带宽适中；

（3）如果信噪比高，则锁相环带宽宽；

将模糊控制系统当前输出作为下一次载波相位跟踪回路带宽值，实现载波回路带宽的自适应调整，提高GPS导航系统噪声抗干扰能力。

3.根据权利要求1所述的基于卫星导航与惯性导航组合导航系统方法，其特征在于：所述的采用基于模糊推理系统的量测噪声模型自适应的卡尔曼滤波组合导航算法，具体步骤如下：

首先计算尔曼滤波器的新息，如式（4）：

ek=zk-Hkxk----(4)]]>

其中，z_k为实际量测量，H_k为量测矩阵，为系统状态的一次估计；

其次计算新息理论方差，可以由式（5）计算：

Cek=Hk(Fk/k-1Pk-1Fk/k-1T+Qk-1)HkT+Rk-1---(5)]]>

其中F_k/k-1为系统状态转移矩阵，P_k-1为估计状态方差阵，Q_k-1为系统噪声阵，R_k-1为量测噪声阵；

第三步，计算新息的实际方差，其可由最近N个新息向量计算得到，用式（6）表示：

Tek=1NΣi=i0kei·eiT---(6)]]>

第四步，计算新息实际方差与理论方差的比值。由于和都被设置为对角阵，因此比值也为对角阵：

Ra=Cek/Tek---(7)]]>

第五步，设计模糊推理系统，以新息实际方差与理论方差的比值作为模糊推理系统的输入，以量测噪声模型的修正系数作为模糊推理系统的输出，模糊推理规则有以下三条：

（1）如果新息实际方差与理论方差的比值变低，则量测噪声模型的修正系数变小；

（2）如果新息实际方差与理论方差的比值不变，即为1，则量测噪声模型的修正系数不变，即为1；

（3）如果新息实际方差与理论方差的比值变高，则量测噪声模型的修正系数变大；

基于模糊推理系统的自适应卡尔曼滤波算法可以保证组合导航系统在量测噪声变化较大的情况下量测噪声模型仍是准确的，系统状态估计值仍是最优的。