[发明专利]用于确定针对具有磁力计辅助的混合导航系统的航向的方法

说明书

本发明涉及针对基于磁性校准测量的混合导航方案的航向。一个实施例针对一种用于确定针对具有磁力计辅助的混合导航系统的航向的方法。该方法包括：从多个GNSS卫星接收信号，获得来自一个或多个惯性传感器的三维惯性测量，和获得来自一个或多个磁力计的三维磁性测量。使用三维惯性测量、来自于来自多个GNSS卫星的信号的数据以及三维磁性测量利用磁性校准滤波器针对三维磁性测量而估计磁性偏置状态。基于磁性偏置状态来计算人工航向。可以使用三维惯性测量、来自于来自多个GNSS卫星的信号的数据、以及人工航向利用主导航滤波器来估计主导航方案。

关于联邦资助研究或开发的声明

本发明是利用由捷克共和国技术厅获批的政府合同#2013TA03030674下的政府支持而做出的。政府在本发明中具有某些权利。

背景技术

基于低成本惯性传感器(通常是基于MEMS)的导航集成系统经常使用辅助在非加速飞行阶段期间估计航向的磁力计。然而，因为确保磁性辅助的可靠性是有挑战性的任务，当代系统只有当辅助必要时才使用磁力计测量且只用于航向，而不用于俯仰(pitch)和滚转(roll)。为了确保该磁力计测量不用于俯仰和滚转，当代系统在辅助中通常不使用三维磁性向量。

发明内容

一个实施例针对一种用于确定针对具有磁力计辅助的混合导航系统的航向的方法。该方法包括：在对应于对象的位置处从多个全球导航卫星系统(GNSS) 卫星接收信号，获得来自对应于所述对象的一个或多个惯性传感器的三维惯性测量，和获得来自对应于所述对象的一个或多个磁力计的三维磁性测量。使用三维惯性测量、来自于来自多个GNSS卫星的信号的数据以及三维磁性测量利用磁性校准滤波器(filter)针对三维磁性测量而估计磁性偏置状态。使用磁性偏置状态针对所述对象来计算人工航向。可以使用三维惯性测量、来自于来自多个GNSS卫星的信号的数据、以及人工航向利用主导航滤波器来估计针对所述对象的主导航方案。

附图说明

下面的示例性附图旨在辅助示例性实施例的书面描述的理解而不应被认为在范围上限制。

图1是系统的示例性实施例，该系统包括具有混合导航系统的对象，混合导航系统被配置为基于磁性校准测量而提供针对对象的航向。

图2是方法的一个实施例的流程图，该方法用于确定图1的对象的航向，并确定针对航向的保护限制。

图3是多个滤波器的示例性实施例，所述多个滤波器被维护以便确定导航方案，所述导航方案包括航向以及对应的保护限制(包括使用图2的方法的航向保护限制)。

根据惯例，各种显示的特征不一定按比例绘制，而是被绘制成强调与示例性实施例相关的特定特征。

具体实施方式

缺乏对三维磁性向量辅助的利用防止完全在线磁力计校准，其包括两种磁力计校准参数的标识：软铁和硬铁偏置。这样的磁力计校准可以显著改进航向估计准确度，这往往表示由于严格的航向要求所致的集成导航系统或姿态和航向参考系统(AHRS)的设计瓶颈。

本文所述的实施例提供一种基于三维磁力计测量的航向方案，其中对磁力计测量中的误差进行适当建模和处理而同时确保三维磁力计测量不影响滚转或俯仰解决方案。本文描述的实施例还提供没有计算要求方面的显著增加的基于方案分离(separation)的针对包括航向的导航参数的空间完整性中的全球导航卫星系统(GNSS)信号。