[发明专利]一种惯性/里程计/全站仪多信息融合方法

说明书

本发明公开了一种惯性/里程计/全站仪多信息融合方法，针对惯性/里程计组合导航测量精度会随里程增加而下降的问题，利用全站仪测量控制点对惯性/里程计组合导航结果进行定点约束，提高测量精度，实现大型工程轨迹的高精度、连续、动态测量。

技术领域

本发明属于一种组合导航系统信息融合方法，具体涉及一种针对惯性基准大型工程轨迹精密测量方法。

背景技术

铁路、桥梁、隧道、大坝等大型工程是保障国家安全与民生的重要条件。在自然环境、地质结构稳定性、长期服役等复合因素作用下沉降、线形变化、错位变形的情况普遍存在，一方面对大型工程运营质量产生重大影响，另一方面，如果形变积累达到一定程度，将会导致结构强度突变，破坏工程自身固有的动/静力学稳定性，最终导致灾难性事件的发生。因此必须及时、高效、全面地进行大型工程精密轨迹测量，并以此为基础进行安全性评估和采取相应的灾害预防措施。

传统的大型工程轨迹精密测量方法主要包括检测尺、水准仪、全站仪等方法，监测点数量有限，劳动强度高，作业效率低，只适用于重点区域短距离、小范围的检测，基于惯性基准的大型工程精密轨迹测量是一种自主式测量方法，具有精度高、抗干扰能力强，能够全天候连续提供测量信息等优点，并且能够克服其它测量技术只能对离散的点进行测量、基准点难以确定、不能连续重复测量、测量仪器不易安装等缺点，具有广泛的应用前景。

为提高检测效率和测量精度，减轻测量人员的劳动强度，国内外许多专家学者在惯性基准大型工程轨迹精密测量应用领域开展了深入的研究。俄罗斯INFOTRANS公司通过基于惯性测量的惯性/里程计/GPS/激光测距仪等多信息融合的方法，实现了对铁路线路的精密轨迹测量，300m区间轨迹测量精度优于5mm。美国通用公司(GE)旗下的PII公司针对管道的测绘与形变，研制了一款基于惯性基准的位移测量装置，通过惯性/里程计组合，结合卫星定点修正的方法，实现了管道轨迹的精密测量。国内GJ-6型轨道检测车通过惯性/里程计/激光测距仪多信息融合的方法也实现了对铁路线路轨迹的精密测量，100m区间轨迹测量精度优于4mm。

惯性测量由于其自主、连续、不受干扰等特点，在众多领域都得到了广泛应用。但惯性导航系统误差随时间累积，单纯采用惯性测量难以满足大型工程轨迹毫米级测量精度的要求，惯性/里程计组合导航利用里程计高精度测速信息抑制惯导系统的误差累积，能够有效提高惯性导航系统测量精度。全站仪是一种集光、机、电为一体的高精度测量仪器，将测角、测距、数据处理等诸多功能集于一体，架站完成后，能够对定点目标实现高精度测量。

惯性/里程计组合导航系统的测量误差仍然随里程增加而累积，为满足大型工程轨迹毫米级测量精度的需求，本发明提出一种惯性/里程计/全站仪多信息融合方法，利用全站仪的高精度测量信息抑制惯性/里程计组合导航的误差累积，提高惯性基准轨迹测量精度，对于大型工程轨迹精密测量而言具有非常重要的意义。惯性/里程计组合导航利用里程计的高精度测速信息抑制惯性系统随时间累积的误差，提高惯性系统测量精度。但惯性/里程计组合导航测量精度会随里程增加而下降，仅通过惯性/里程计组合导航难以满足大型工程轨迹毫米级测量精度的需求。

发明内容

本发明的目的是提出的一种惯性/里程计/全站仪多信息融合方法，它可应用于大型工程轨迹精密测量。

本发明是这样实现的，一种惯性/里程计/全站仪多信息融合方法，它包括如下步骤，

步骤1：惯性/里程计组合导航；

步骤2：惯性/里程计/全站仪多信息融合方法。

所述的步骤1包括如下步骤，

1)状态方程

惯性/里程计组合导航Kalman滤波选取21维状态变量：