[发明专利]一种导航方法、系统及导航终端

说明书

技术领域

本发明涉及导航技术领域，特别涉及一种导航方法、系统及导航终端。

背景技术

全球卫星导航系统(GNSS)可为全球范围提供全天候、连续、精密的三维定位和导航服务，已广泛应用于航空、航天、航海及地面运载工具的导航和定位。例如北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，是独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的卫星导航系统，其突出优点是其导航定位精度高，并且导航定位精度基本不受时间和地域的限制。目前，当卫星信号受到遮挡或干扰时，其优势就不能发挥出来，在需要获得载体连续的位置、速度、姿态等控制信息时，也不能满足其性能要求。因此目前GNSS还只能作为一种辅助导航设备，而不能作为唯一的导航设备使用。

捷联式惯性导航系统(SINS)直接利用安装在载体上的惯性测量单元(IMU)测量出载体沿三个轴的加速度和角速率，经过变换和积分等运算得到载体的姿态、速度、位置等信息。微型捷联惯导系统(MSINS)在体积、功耗、耐冲击等方面的优点使惯性系统的应用领域更加宽广，纯惯导系统的优点是不依赖于任何外界信息就能够实现完全自主的导航，抗干扰能力强，隐蔽性、实时性好。但目前SINS的精度比较低，导致惯导系统误差随着时间积累而增大，因此，单独使用SINS来实现较高精度的载体制导任务就难以胜任。为此，需要利用其它定位手段作为参考信息源，定期对SINS进行校正和对漂移进行补偿。

因此，如何将卫星导航和惯性导航有机结合，获得优于任何单一导航系统的导航精度和可靠性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种导航方法、系统及导航终端，将卫星导航和惯性导航有机结合，获得优于任何单一导航系统的导航精度和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种导航方法，包括：

将接收到的卫星导航信号、内部射频数据以及基带芯片数据进行PVT解算，得到卫星导航预处理数据；

获取惯性导航的原始惯性测量数据，并利用捷联惯性导航算法对所述原始惯性测量数据进行解算，得到惯性导航解算结果；

获取外部观测信息，利用所述外部观测信息以及所述原始惯性测量数据计算误差数据；其中，所述外部观测信息包括温度和启动时间；

对所述卫星导航预处理数据、惯性导航解算结果以及所述误差数据进行组合导航滤波，输出滤波结果。

可选的，利用所述外部观测信息以及所述原始惯性测量数据计算误差数据，包括：

根据陀螺仪和加速度计各轴对应的原始测量数据，对所述原始测量数据进行数据误差补偿，并分别计算所述陀螺仪和所述加速度计各轴的位置误差；

计算所述陀螺仪的稳定零偏误差、姿态误差角以及速度误差。

可选的，利用捷联惯性导航算法对所述原始惯性测量数据进行解算，包括：

根据所述原始惯性测量数据，计算解算点的地球曲率半径，并进行速度解算、位置解算以及姿态解算。

可选的，所述PVT解算过程，包括：

利用公式Q＝PQ+DM+KF+S_n+F+J+S_a+C+RD+H_dop+C_n0进行PVT解算；

其中，Q为组合算法估计出的定位质量系数，PQ为定位质量，DM为定位模式，KF为解算模式质量因子，S_n为参与解算的卫星数，F为错误模式，J为判停模式，C为载体速度，S_a为方位角，H_dop为水平定位精度，C_n0为灵敏度质量因子，RD为载体坐标系上四元数表示的投影分量。

可选的，对所述卫星导航预处理数据、惯性导航解算结果以及所述误差数据进行组合导航滤波，包括：

根据所述误差数据建立卡尔曼滤波器的状态方程；其中，所述状态方程中的状态量包括位置误差、速度误差、稳定零偏误差、姿态误差角以及陀螺仪角度随机游走系数；

根据所述状态方程，建立误差协方差矩阵，并构建系统噪声矩阵；

根据所述北斗卫星导航预处理数据、所述解算结果、所述状态方程、所述误差协方差矩阵以及系统噪声矩阵建立量测方程进行组合导航卡尔曼滤波。

可选的，输出滤波结果之后，还包括：

将所述滤波结果反馈给惯性导航系统进行位置、速度以及姿态信息的修正。

本发明还提供一种导航系统，包括：

卫星导航数据处理模块，用于将接收到的卫星导航信号、内部射频数据以及基带芯片数据进行PVT解算，得到卫星导航预处理数据；