[发明专利]基于北斗/GPS双模软件接收机的卫星/惯性超紧组合方法

权利要求书

1.基于北斗/GPS双模软件接收机的卫星/惯性超紧组合方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)北斗/GPS双模软件接收机同时对北斗和GPS卫星进行捕获、跟踪、位同步和帧同步、双模定位，完成首次定位后对惯性导航系统进行初始化；

(2)完成步骤(1)后进入超紧组合模式，根据惯性导航系统得到的导航信息，结合星历估计出I、Q信息I_INS、Q_INS；

(3)北斗/GPS双模软件接收机得到的I、Q信息I_GNSS、Q_GNSS与I_INS、Q_INS的差值作为EKF的观测量，表示为：

z_k＝[dI₁+η_I1,dI₂+η_I2,…,dI_m+η_Im,dQ₁+η_Q1,dQ₂+η_Q2,…,dQ_m+η_Qm]^T

其中I表示中频信号同相输出，Q表示中频信号正交输出，η代表噪声，下标数字代表卫星通道号；

(4)通过步骤(3)得到的误差信息，对惯性导航系统进行校正；

(5)通过步骤(4)校正后的位置、速度、加速度信息结合卫星星历估计出卫星信号的载波多普勒频率和伪码码相位，分别反馈到载波NCO和码NCO，形成闭环回路。

2.如权利要求1所述的基于北斗/GPS双模软件接收机的卫星/惯性超紧组合方法，其特征在于，步骤(1)中的双模定位过程将GPS时GPST和北斗时BDT转换到协调时间时UTC，并将转换误差作为未知数进行解算。

3.如权利要求1所述的基于北斗/GPS双模软件接收机的卫星/惯性超紧组合方法，其特征在于，步骤(1)中的双模定位过程将计算各组卫星的加权GDOP值，并从中选取GDOP值最小的一组卫星进行定位。

4.如权利要求1所述的基于北斗/GPS双模软件接收机的卫星/惯性超紧组合方法，其特征在于，步骤(3)中EKF的状态向量表示为：

其中，这17个状态分别为三个方向上的位置误差δR＝[δx,δy,δz]^T、速度误差加速度计漂移δa＝[δa_x,δa_y,δa_z]^T、姿态误差陀螺仪随机漂移ε＝[ε_x,ε_y,ε_z]^T以及卫星钟差δt_u和钟漂δt_ru，其中，前15维状态量为INS的状态误差，第16、17维状态量为卫星接收机的状态误差。

5.如权利要求1所述的基于北斗/GPS双模软件接收机的卫星/惯性超紧组合方法，其特征在于，步骤(3)中EKF的观测矩阵表示为：

其中观测矩阵各因子可以表示为下式，i表示通道号，取值为1～m，m为接收机的最大通道数；

其余各因子都可以按照上式列出，其中载波角频率误差ω_e和载波相位误差θ_e可以表示为：

E[I]，E[Q]是I、Q信号的期望，ω表示载波角频率，c表示光速；R_u和分别为接收机到地心距离矢量的量测值和估计值；v_u和分别为接收机到地心速度矢量的量测值和估计值；a_u和分别为接收机到地心加速度矢量的量测值和估计值；R_e、v_e和a_e分别代表位置误差、速度误差和加速度误差的大小。

6.如权利要求1所述的基于北斗/GPS双模软件接收机的卫星/惯性超紧组合方法，其特征在于，观测矩阵耦合了加速度信息与多普勒频率的变化率。