[发明专利]采用多普勒测速仪计算伪距/伪距率的紧组合方法

说明书

本发明公开了一种采用多普勒测速仪计算伪距/伪距率的紧组合方法，该方法分为以下步骤：步骤1、将捷联惯性导航系统、激光多普勒测速仪、北斗卫星导航系统安装到运动载体上，组合导航系统上电启动；步骤2、进行初始位置参数装订；步骤3、运动载体保持静止5分钟，进行初始对准，得到初始姿态角；步骤4、进入紧组合模式，启动运动载体；步骤5、计算得到伪距、伪距率值，与北斗卫星导航系统输出的伪距、伪距率值之差作为组合导航系统的观测量，进行紧组合导航。本发明采用激光多普勒测速仪计算的伪距、伪距率与北斗卫星导航系统进行紧组合，将二者功能互补，根据运动载体的位置和北斗卫星推算出运动载体的伪距和伪距率，实现高精度导航。

技术领域

本发明涉及一种紧组合方法，尤其涉及一种采用多普勒测速仪计算伪距/伪距率的紧组合方法，属于导航技术领域。

背景技术

激光多普勒测速仪是根据多普勒频移可以实时测量运动运动载体相对地面移动的速度，且其测量误差不随时间积累，与惯导组合使用可以实现高精度导航。但随着时间的推移系统误差也会不断累积，组合导航系统导航的精度也会下降。北斗卫星导航系统是由我国自主研发的北斗卫星导航系统，可以提供高精度的实时位置、速度信息以及伪距和伪距率。但当其受到干扰时，会丧失导航能力。

发明内容

为了解决上述问题中的不足之处，本发明提供了一种采用多普勒测速仪计算伪距/伪距率的紧组合方法。

为解决以上固定问题，本发明采用的解决方案是：一种采用多普勒测速仪计算伪距/伪距率的紧组合方法，该方法分为以下步骤：

步骤1、将捷联惯性导航系统、激光多普勒测速仪、北斗卫星导航系统安装到运动载体上，形成运动载体的组合导航系统，组合导航系统上电启动；

步骤2、组合导航系统上电启动后，将北斗卫星导航系统接收到的运动载体初始位置的经度、维度、高度作为捷联惯性导航系统的初始位置参数，将初始位置参数装订至捷联惯性导航系统的导航计算机中；

步骤3、运动载体保持静止5分钟，根据装订的初始位置参数进行初始对准；得到最终运动载体的初始姿态角；

步骤4、完成初始对准后，组合导航系统进入紧组合模式，启动运动载体；

步骤5、由北斗卫星导航系统采集的北斗卫星位置、捷联惯性导航系统与激光多普勒测速仪解算的位置进行计算得到伪距、伪距率值；

然后根据得到的伪距、伪距率值与北斗卫星导航系统输出的伪距、伪距率值之差作为组合导航系统的观测量，进行紧组合导航。

其中，步骤3初始对准的具体方式为：组合导航系统对陀螺和加速度计采集到的数据进行处理，然后根据捷联捷联惯性导航系统误差传播特性和古典控制理论，采用二阶调平和方位估算法来完成组合导航系统的粗对准，初步确定运动载体的姿态角；其中粗对准时间为2分钟；粗对准完成后，再利用卡尔曼滤波技术进行3分钟的精对准，得到最终运动载体的初始姿态角。

步骤5中得到的伪距、伪距率值，是采用捷联惯性导航系统输出的姿态信息与激光多普勒测速仪输出的速度信息解算出运动载体的位置；进行解算时需要将激光多普勒测速仪在运动载体坐标系下的速度转换到导航坐标系下，具体方法为：

将激光测速仪在运动载体坐标系下的速度定义为在导航坐标系下的速度定义为捷联惯性导航系统输出的姿态矩阵为运动载体坐标系下的速度转换到导航坐标系下的速度关系如下：

根据导航坐标系下的激光多普勒测速仪速度和航位推算位置计算公式可以得到运动载体的位置：