[发明专利]一种基于卫星导航与惯性导航的组合导航方法

说明书

技术领域

本发明涉及组合导航技术领域，特别是涉及一种基于卫星导航与惯性导航的组合导航方法。

背景技术

近年来卫星导航与惯性导航的组合导航技术迅速发展，日臻成熟。特别是最近几年，随着惯性器件技术的快速进步，低成本、高可靠性、高精度的惯性器件更加普遍，利用惯性器件或惯性导航系统（INS）辅助卫星导航逐渐成为组合导航研究领域里的趋势和热点。利用惯性导航（惯导）信息辅助卫星导航接收机捕获卫星、跟踪信号可以大幅增加接收机对动态的响应能力，同时还可降低跟踪回路带宽，增强组合导航系统抗干扰能力。

然而当卫星导航信号受到人为干扰，信噪比变得很低（如25dB-Hz甚至更低），或者信号噪声变化较大，则传统的卫星和惯性组合导航系统的性能会明显降低，导航精度大幅下降。

国内外相关学者对此提出了一些解决方案。在《Journal of Navigation》期刊上发表的文章《Combating GNSS Interference with Advanced Inertial Integration》提出根据信噪比C/N0实时调整卫星信号接收机的延迟锁定回路（DLL）带宽，但其调整依据完全是结合实验结果的人为推测，理论依据不强，且只考虑了DLL的带宽调整，未考虑载波相位锁定环（即锁相环，PLL）的带宽，对高精度导航而言以上方案尚不全面。国内方面，在《宇航学报》上发表的文章《基于模糊自适应卡尔曼滤波的INS/GPS组合导航系统算法研究》提出当GPS信号噪声变化时，应当修正卡尔曼滤波组合导航算法中的量测噪声模型，使得组合算法的估计值最优。然而此方案中不仅没有引入惯导信息对卫星接收机进行辅助，也没有对接收机进行任何改进。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，增强卫星与惯性组合导航系统的抗噪声能力，本发明提出了一种新的基于卫星导航与惯性导航的组合导航方法方案。

本发明所采用的技术方案是：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，该方法的步骤如下：

首先，在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。

其中，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：