[发明专利]一种基于加计内阻尼的组合导航系统及其导航方法

说明书

本发明涉及一种基于加计内阻尼的组合导航系统及其导航方法，导航系统包括卫星接收机设备、惯导系统、组合导航计算机及数据采集模块；导航方法包括以下步骤：a)数据采集模块通过总线接收导航控制指令、惯性数据及携带同步时间戳的卫星定位数据，并输送至组合导航计算机；b)组合导航计算机通过惯性数据判断当前的运动状态，结合外部的导航控制指令及卫星数据有效性，进行导航模式的选择；c)组合导航计算机根据选择的导航模式进行组合量测更新计算，得到系统状态误差；d)数据采集模块输出组合导航计算结果。本发明的优点是，能够提高惯性/卫星组合导航精度以及卫星定位断开的保持能力。

技术领域

本发明属于卫星导航领域，具体涉及一种基于加计内阻尼的组合导航系统及其导航方法。

背景技术

惯性导航系统以其自主性高、数据连续性好等优点应用到很多领域，但高精度惯性器件价格高昂，低精度惯性器件导航误差难以满足导航精度要求。随着惯性/卫星组合导航系统技术的发展，低精度惯性导航系统在无人系统领域得到广泛应用。传统惯性/卫星组合导航方法，卫星定位断开的精度、保持能力较差，通过加计内阻尼方法，能够提高惯性/卫星组合精度以及卫星定位断开的保持能力。

现有中国专利文件200610040662.7公布了一种基于捷联惯性导航系统的姿态估计和融合的方法，其主要技术方案为：一种基于捷联惯性导航系统的姿态估计和融合的方法，包括：(1)利用六自由度惯性测量组件(简称IMU)中的传感器感应载体运动特性；(2)进行捷联惯性解算；(3)在进行步骤(2)同时利用加速度估计系统的姿态信号；(4)判断姿态估计值的可信度；(5)进行姿态信息融合；(6)输出导航参数；本发明的方法具有以下优点：(1)不增加任何硬件成本并且不改变硬件安装结构；(2)具有完全的自主性，不受外界环境的影响，能够全天候工作；(3)能够有效提高系统的导航精度，特别是姿态精度；(4)系统能够为控制显示装置提供每秒钟50次以上的导航信号。其是基于捷联惯性导航系统，虽都解决提高导航精度的问题，但整体方案与本发明方案不同。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种基于加计内阻尼的组合导航系统及其导航方法，能够提高惯性/卫星组合导航精度以及卫星定位断开的保持能力。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于加计内阻尼的组合导航系统，包括卫星接收机设备、惯导系统、组合导航计算机及数据采集模块，所述卫星接收机设备输出卫星定位数据以及时间同步信息，所述惯导系统输出惯性导航数据，所述组合导航计算机进行基于加计内阻尼的组合导航计算，所述数据采集模块负责接收导航指令、惯性数据以及卫星定位数据，并发送组合导航结果。

一种采用上述基于加计内阻尼的组合导航系统的组合导航方法，包括以下步骤：

a)数据采集模块通过总线接收导航控制指令、惯性数据及携带同步时间戳的卫星定位数据，并输送至组合导航计算机；

b)组合导航计算机通过惯性数据判断当前的运动状态，结合外部的导航控制指令及卫星数据有效性，进行导航模式的选择；

c)组合导航计算机根据选择的导航模式进行组合量测更新计算，得到系统状态误差；

d)数据采集模块输出组合导航计算结果。

进一步的，所述步骤b)中导航模式的选择方法为：导航控制指令分为自动选择、人工选择两种方式，在自动选择模式下，导航模式的降级顺序为惯性/卫星组合导航、加计内阻尼航姿导航、纯惯性导航；人工选择模式下，控制指令为卫星组合导航和自主导航，控制指令为卫星组合导航时，若卫星定位有效，则进入惯性/卫星组合导航模式；否则，进入纯惯性导航模式；控制指令为自主导航时，若满足运动平稳无大机动条件，则进入加计内阻尼航姿导航模式，否则进入纯惯性导航模式。

进一步的，所述运动平稳无大机动条件为：