[发明专利]北斗/SINS松组合可持续导航系统及其导航方法

说明书

本发明公开了北斗/SINS松组合可持续导航系统及其导航方法，当北斗卫星信号正常时，采用KF算法对SINS和北斗数据进行融合，估计出SINS的位置误差和速度误差，用其对SINS的位置和速度信息进行误差补偿，同时将未做误差补偿的SINS速度数据和KF预测的速度误差保存，分别作为SVR模型的训练样本和训练目标；在北斗卫星信号失锁时，采用训练样本和训练目标训练生成东向、北向和天向的速度误差SVR回归模型，用其预测出SINS的速度误差，对SINS进行误差补偿；采用ARM‑Cortex M7作为组合导航系统的处理核心，使得系统输出高精度、高刷新频率的导航数据。本发明能够实现北斗卫星信号正常和失锁情况下的高精度实时导航。

技术领域

本发明属于导航与制导领域，具体是涉及一种北斗/SINS松组合可持续导航系统及其导航方法。

背景技术

惯性导航系统INS(Inertial Navigation System)是利用陀螺仪和加速度计等惯性元件来测量载体运动过程中的旋转角速度和加速度，通过对其进行积分计算来确定载体的位置、速度和姿态。随着导航时间的增加，积分运算将使INS导航误差逐渐甚至急剧增大。北斗卫星导航系统BDS(BeiDou Navigation Satellite System)是中国自主建设、能够提供全天候、高精度的导航和授时服务的卫星导航系统，但其数据输出频率较低，且易受环境影响(如障碍物、电子干扰)导致信号失锁和不可用。将SINS和BDS进行松组合可以得到实时性强、高精度的导航系统，但目前还没有明确的微小型系统及应用于其上的方法实现北斗卫星失锁情况下的持续高精度导航。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种北斗/SINS松组合可持续导航系统及其导航方法，其可解决北斗卫星信号失锁、惯性导航精度急剧下降时小型运载体对导航系统实时、高精度、持续导航需求，为运载体高效实时输出高精度、高可靠导航信息，同时为北斗/SINS微小型组合导航系统的工程化实现提供有力支撑，具有突出的工程应用价值。

本发明采用的一个技术方案是：北斗/SINS松组合可持续导航系统，包括：采用基于ARM-Cortex M7内核的STM32F767微控制器、ADIS16405惯性测量单元、UB280北斗导航接收机及可移动电源构建微小型北斗/SINS组合导航硬件系统，用以实现实时、高精度持续导航。

以ARM-Cortex M7为处理核心，在北斗卫星信号正常时，采用KF(卡尔曼滤波)算法对SINS和北斗的数据进行融合，预测并补偿SINS误差，得到高刷新频率、高精度导航数据，同时实时保存SVR模型的训练数据；在北斗卫星信号失锁时，使用SMO算法训练生成SVR速度误差预测模型，并对SINS的速度误差进行预测和补偿，得到高精度导航数据。

而且所述的北斗/SINS松组合可持续导航系统，以基于ARM-Cortex M7内核的STM32F767微控制器为处理核心。ARM-Cortex M7的主频可达216MHz，运行ADIS16405和UB280数据采集、基于SVR/KF的北斗/SINS松组合导航算法和数据输出程序后，系统可输出高精度、高刷新频率(100Hz)的导航数据。

该北斗/SINS松组合可持续导航系统的导航方法，包括以下步骤：

所述的北斗/SINS松组合可持续导航系统，北斗卫星信号正常时，将SINS的误差作为状态向量，系统状态向量为：

X(t)＝[δL,δλ,δh,δv_x,δv_y,δv_z,φx,φy,φz,ε_bx,ε_by,ε_bz,▽_bx,▽_by,▽_bz]^T