[发明专利]一种基于MEMS/GPS组合系统的信息条件匹配滤波估计方法

说明书

本发明公开了一种基于MEMS/GPS组合系统的信息条件匹配滤波估计方法，该方法基于MEMS惯性仪表和GPS信号接收等信息建立组合导航物理模型，对系统的传感器输入信息进行实时分析，设计了信息组合判据，对输入信息进行条件筛选和条件匹配，在信息满足组合判据的条件下进行滤波解算，最终获得运动载体准确的速度、姿态和位置信息。

技术领域

本发明涉及一种组合导航系统的导航参数估计方法，尤其涉及MEMS/GPS组合导航系统中的信息条件匹配滤波方法，可用于导航估计领域。

背景技术

随着MEMS惯性仪表技术以及军用武器的小型化和智能化发展，MEMS体积小，成本低，功耗低等优势越来越明显，基于MEMS的惯性/GPS组合导航系统可应用于空地制导武器，如航空制导炸弹，火箭弹、智能炮弹、无人机、无人靶机等军用领域，也可用于机器人控制、车载定位定向和微小型船舶系统、卫星通信等民用领域。MEMS惯性仪表单独使用，存在随着时间累计误差漂移现象，同时由于精度相对低，因此需要和GPS导航系统组合，构成完整的组合系统，发挥各自优势，获得准确的导航信息。

基于kalman的组合滤波技术的成熟也应用于工程实际，算法框架和流程相对固定，但是在不同的应用状态下，并不能一概而论，依据不同的载体需要做细致的分析和规划。目前大部分工程应用并未完全考虑实际运动过程中的测量误差和误差效应，均采用一种解算流程和误差方程通用的思路，因此需要做技术改进。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种基于MEMS/GPS组合系统的信息条件匹配滤波估计方法，该方法可用于不同运动状态的载体测量，环境适应性强，将获得的测量信息进行筛选和条件匹配，来判断进行组合滤波，获得估计结果，并提高了估计的准确程度。

本发明的技术解决方案：

一种基于MEMS/GPS组合系统的信息条件匹配滤波估计方法，步骤如下：

(1)将MEMS/GPS组合系统安装在载体上，在载体运动过程中，MEMS惯性仪表实时测量载体坐标系下运动载体的三轴加速度以及三轴角速度值，同时获得GPS测量的在地理坐标系下运动载体的三轴速度和位置信息；

(2)对步骤(1)中所述MEMS惯性仪表测量得到的载体坐标系下的运动载体三轴加速度以及三轴角速度值进行条件筛选匹配，剔除测量野值和无效值，满足筛选条件情况下进行捷联导航解算；

(3)对步骤(1)中所述GPS测量得到的地理坐标系下运动载体的三轴速度和位置信息进行条件筛选匹配，满足筛选条件的情况下表示GPS测量得到的运动载体的三轴速度和位置信息有效，进入步骤(4)，否则表示无效，直接进行捷联导航解算；

(4)根据所述载体的运动状态确定进行捷联导航解算或者组合导航解算，进行捷联导航解算时，得到载体的导航信息，该导航信息包括速度信息、位置信息和姿态信息；

进行组合导航解算时，得到载体的速度误差、位置误差、姿态误差和MEMS惯性仪表误差；

所述载体的运动状态包括加减速状态、转弯状态和低速运行状态；

(5)将步骤(4)通过组合导航解算得到载体的速度误差、位置误差、姿态误差和MEMS惯性仪表误差，分别设置速度误差修正量、位置误差修正量、姿态误差修正量以及仪表误差修正量，对所述MEMS/GPS组合系统进行误差校正，最终获得准确的导航信息，完成基于MEMS/GPS组合系统的信息条件匹配滤波估计。

所述步骤(2)对三轴角速度值进行条件筛选匹配通过下述公式进行：