[发明专利]基于顺/反序的GNSS/INS组合导航解算方法

说明书

本发明涉及组合导航技术，其公开了一种基于顺/反序的GNSS/INS组合导航解算方法，提高INS/GNSS组合导航在全时段的解算结果的准确性。该方法包括以下步骤：a.INS/GNSS组合导航分别进行时间顺序和时间反序的解算，获得前向解算和后向解算的位姿信息；b.根据INS/GNSS组合导航的组合滤波器的输出参数结合时间对误差级别进行标注；c.根据误差级别标注对前向解算和后向解算的位姿信息进行加权平均，获得最终的位姿导航信息。本发明方案适用于松/紧耦合的INS/GNSS组合导航解算，对各级别的惯性器件均有作用，特别是低精度级别的惯性器件的组合导航解算效果提升更加明显。

技术领域

本发明涉及组合导航技术，具体涉及一种基于顺/反序的GNSS/INS组合导航解算方法。

背景技术

惯性导航(INS)具有很多优点：连续工作，硬件故障率低、输出频率高。它既能提供有效的姿态，角速率和加速度测量，又能输出位置和速度，而且不易被干扰，对外无辐射。然而，由于惯性仪表误差通过导航方程被不断的积分，因此惯性导航解算的精度随时间下降。

全球导航卫星系统(GNSS)可以提供长时间误差稳定的高精度位置输出。但与INS相比，其输出频率低，且标准的GNSS设备不能测量姿态。GNSS信号会被遮挡或干扰，因此不能依赖GNSS来提供连续导航参数。

可以看出，INS和GNSS的优缺点是互补的，因此可以将二者组合在一起，结合两种技术的优势，以提供连续，高带宽，长时和短时的高精度，完整的导航参数。在INS/GNSS或GNSS/INS组合导航系统中，GNSS测量抑制了惯性导航的漂移，而INS对GNSS导航结果进行了平滑并弥补了其信号的中断。

INS/GNSS组合导航需要对INS和GNSS系统各个误差值进行估计，然后校正，从而得到更加精确的结果。位姿输出信息概括的表示如式1所示：

其中，x，y，z，roll，pitch，heading是用户导航输出位姿信息，Gyro′和Acc′是对惯性器件相关的误差估计，GNSS′是对GNSS相关的各观测量的误差估计。

传统的INS/GNSS组合导航一般只进行一次顺序解算，解算流程如图1所示，通过INS和GNSS之间的互补，利用滤波器结合起来，即可实现导航，得到准确位姿信息。但是，由于组合滤波器存在一个收敛的过程，使得初始阶段的解算结果准确度不高，如图2所示。

此外，由于INS/GNSS组合导航在GNSS数据采样间隔期间或者GNSS数据中断的情况下，会进行纯惯性导航方式(INS)解算，由于惯性导航特性，惯性器件输出误差通过导航方程会不断的被积分，因此纯惯性导航解算的精度会随时间下降。那么解算结果精度在此情况下也会下降。

再者，在长时间惯性器件可观测性弱(如直线路段)的情况下，同样由于惯性导航误差的积分，精度会下降。这种情况是因为可观测性弱时，误差对整体精度影响会更大。

因此，如何提高INS/GNSS组合导航在全时段的解算结果的准确性是当前亟待解决的一项技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于顺/反序的GNSS/INS组合导航解算方法，提高INS/GNSS组合导航在全时段的解算结果的准确性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

基于顺/反序的GNSS/INS组合导航解算方法，包括以下步骤：

a.INS/GNSS组合导航分别进行时间顺序和时间反序的解算，获得前向解算和后向解算的位姿信息；

b.根据INS/GNSS组合导航的组合滤波器的输出参数结合时间对误差级别进行标注；