[发明专利]精密点定位和惯性导航系统组合的高精度导航系统和方法

说明书

本发明提供一种精密点定位和惯性导航系统组合的高精度导航系统和方法。所述高精度导航系统包括：导航终端设备，其包括惯性传感单元、卫星定位接收机、处理模块和无线传输模块，所述惯性传感单元得到惯性观测数据，所述卫星定位接收机得到卫星观测数据，所述无线传输模块将所述卫星观测数据通过无线网络传送出去。导航服务器，接收来自所述导航终端设备的卫星观测数据，基于所述卫星观测数据计算得到所述导航终端设备的卫星导航数据，将所述卫星导航数据通过无线网络传送回所述导航终端设备。这样，本发明中的导航终端设备可以以非常低的成本提供可高的高精度导航服务。

技术领域

本发明涉及导航领域，尤其涉及一种精密点定位和惯性导航系统组合的高精度导航系统和方法。

背景技术

精密点定位(Precise Point Position，简称PPP)和惯性导航系统(InertialNavigation System，简称INS)组合是一种行之有效的针对低成本汽车消费市场的高精度定位技术路线。PPP基于多频段全球卫星导航系统(Global Navigation SatelliteSystem，简称GNSS)以及高精度卫星状态空间改正(State Space Representation，简称SSR)，被广泛应用于实时高精度定位领域。但是在恶劣的观测环境下这种高精度GNSS定位的连续性和可靠性都会明显降低，从而导致自动驾驶系统的错误判断。INS基于惯性传感单元进行导航，不受外界信号或遮挡干扰，可以克服PPP的弊端。由于惯性传感单元中的陀螺仪和加速度计的误差会随时间累积，INS的精度也会随时间明显降低。PPP和INS的组合系统通过GNSS与INS的观测值组合克服了单个系统的缺陷，提高了定位精度，可靠性以及可用性。但PPP和INS的组合系统在低成本终端的实现将面临以下的困难：

1)SSR改正数据一般通过通信卫星L波段或者无线网络播发，在卫星信号观测条件差的情况下，SSR改正数据接收会受到影响；

2)导航终端设备必须支持通信卫星L波段解码协议和Ntrip协议，RTCM(RadioTechnical Commission for Maritime Services)信息格式，SSR改正数据解码以及相应的轨道，钟差以及伪距相位偏差计算。常用的RTCM3数据包类型以及内容如下表所示：

3)PPP相关的误差改正计算，模糊度固定以及Kalman(卡尔曼)滤波的组合等复杂的数据处理算法需要大量的计算能力以及功耗；

4)目前低成本GNSS接收机由于信号频道数量限制，在保证多系统的前提之下，无法保证双频观测值数量，无法通过双频电离层无关组合消除电离层延迟的影响。

5)模糊度的正确固定对PPP收敛起着至关重要的作用。对于测量级GNSS接收机,PPP技术通常需要15-30分钟收敛到无人驾驶技术的定位精度要求即水平10厘米以内。对于低成本设备，模糊度的固定将会更加困难，因此PPP的收敛时间以及收敛后的精度是一个亟待解决的核心问题。传统的模糊度固定通常在浮点模糊度达到一定精度后使用LAMBDA方法进行模糊度去相关以及整周模糊度搜索。得到两组整周模糊度组合并进行ratio检测。如果通过检测则认为最优的模糊度组合可以被固定。但实际上一些微小的模糊度偏差可以能导致无法通过ratio可检测，使PPP定位无法收敛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精密点定位和惯性导航系统组合的高精度导航系统和方法，其可以使低成本的导航终端设备提供可靠的高精度导航服务。