[发明专利]一种SINS/DR组合导航系统里程计异常数据后处理方法

说明书

技术领域

本发明属于处理方法，具体涉及一种SINS/DR组合导航系统里程计异常数据后处理方法。

背景技术

基于捷联惯导系统的便携式轨检仪，其轨道检测原理是在推动小车在轨道上行进的过程中，通过惯性测量原理获取惯导安装位置的行进轨迹坐标信息，再根据小车与惯导安装位置之间的相对位置关系，经换算得到轨道被测点位置信息，以此计算轨道平顺性参数。因此SINS/DR组合导航系统的定位精度直接决定了轨道测量精度。

在轨道测量过程中，由于里程计与轨道贴合不紧密及轨道表面覆冰等原因，可能会出现里程计打滑的情况，从而产生较大的测量误差。该误差包括两方面，一是因里程计位移增量误差而产生的SINS/DR组合导航系统滤波器的量测量误差，导致系统状态估计误差，从而引起惯导系统的姿态误差；二是里程计打滑导致的轨检仪在轨道上的定位误差。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供一种SINS/DR组合导航系统里程计异常数据后处理方法。

发明内容：一种SINS/DR组合导航系统里程计异常数据后处理方法，包括下述步骤：

步骤一：基于量测差分的里程计打滑判断

根据量测差分跳变，计算里程计数据异常情况，

步骤二：发生里程计打滑情况时的误差修正

依据步骤一的情况对打滑情况产生的误差修正。

如上所述的一种SINS/DR组合导航系统里程计异常数据后处理方法，其中，所述的步骤一中的计算方法如下

利用下述基础公式

式中的速度均为北向和东向速度。其中为SINS系统速度误差微分，为航位推算系统速度误差微分，gⁿ为导航坐标系下的重力加速度，φⁿ为姿态角误差，为地球自转角速度，为载体相对地球坐标系运动的角速度，为在导航坐标系下的速度，▽ⁿ为加速度计测量值在导航坐标系下的分量；

SINS/DR组合导航系统滤波器的量测值为故该值得差分用于当作表征速度误差微分的一个量，

打滑时速度量测差分的值通过公式推导如下：

其中，Z_m为m时刻量测值，Z_m+1为m+1时刻量测值，diff(Z_m+1)为发生打滑时的速度量测差分，为如果不发生打滑时的速度量测差分。为SINS系统速度，为不发生打滑时航位推算速度，

由于所以打滑时速度量测量的差分约等于载体在该时刻的速度，将量测差分矢量的模作为判断依据，则打滑时该值约等于该时刻轨检仪前进的速率，当量测差分矢量的模超过设定阈值时，判定里程计发生打滑情况，并可以准确判断出里程计数据异常情况。

如上所述的一种SINS/DR组合导航系统里程计异常数据后处理方法，其中，所述的步骤一中的轨检仪前进的速率范围为0.7m/s～1.6m/s，所述的阈值在0.3～0.6之间选取。

如上所述的一种SINS/DR组合导航系统里程计异常数据后处理方法，其中，所述的步骤二的修正包括如下内容

其中，为t₁时刻航位推算系统位置，为t时刻航位推算系统位置，为打滑时间段内捷联惯导系统位移增量，t₁时刻选取打滑开始时间点所在滤波周期的起始时间点，t₂时刻选取为打滑结束时间点所在的滤波周期结束时间点。

本发明的效果是：未采用此数据后处理方法时，如果轨道测量过程中发生打滑，会导致后续的测量数据都存在误差(如图4a)，需要对该段轨道进行重新测量。用基于SINS_DR组合导航系统量测差分的里程计数据处理方法对数据进行后处理后，可以对里程计打滑导致的测量误差进行修正(如图4b)，避免重复测量，有效提高了轨道检测的效率和精度。

附图说明

图1速度量测差分；

图2量测差分矢量的模；

图3a和图3b速度量测差分矢量的模局部变化图；

图4a和图4b补偿前后航位推算位置误差。

具体实施方式

一种SINS/DR组合导航系统里程计异常数据后处理方法，包括下述步骤：

步骤一：基于量测差分的里程计打滑判断

将捷联惯导系统和航位推算系统速度误差微分方程做差可得：