[发明专利]一种车载组合导航系统和定位方法

权利要求书

1.一种车载组合导航系统，其安装于一载体上，其特征在于，包括：

惯性测量器件(1)，包括陀螺仪(11)和加速度计(12)；

卫星导航模块(2)，设置为接收和处理卫星导航信号；

里程计(3)，设置为输出载体运动速度；和

组合导航计算机(4)，其与所述惯性测量器件(1)、卫星导航模块(2)、里程计(3)均相连，且其上安装有惯性导航子系统(41)和卡尔曼滤波器(42)；惯性导航子系统(41)设置为对惯性测量器件(1)所测量的惯性导航信号进行惯性导航解算得到惯性导航参数；卡尔曼滤波器(41)设置为可切换地以卫星导航模块(2)提供的位置、速度信息或以里程计(3)提供的载体运动速度为观测信号，来动态估计惯性导航参数的误差，并根据此误差来校正惯性导航参数。

2.根据权利要求1所述的车载组合导航系统，其特征在于，所述卫星导航模块(2)包括卫星导航天线(21)、差分数传天线(22)，以及与卫星导航天线(21)和差分数传天线(22)均相连的卫星导航板卡(23)。

3.根据权利要求1所述的车载组合导航系统，其特征在于，所述陀螺仪(11)为MEMS陀螺仪，所述加速度计(12)为MEMS加速度计，且所述惯性导航子系统(41)为捷联惯导系统。

4.一种车载组合导航定位方法，其特征在于，包括：

步骤S1：在一载体上搭建根据权利要求1-3之一所述的车载组合导航系统，完成车载组合导航系统的初始化和对准，并完成车载组合导航系统的卡尔曼滤波器(41)的初始参数的设置；

步骤S2：采用所述车载组合导航系统的陀螺仪(11)测量到载体坐标系的角速度，采用所述车载组合导航系统的加速度计(12)测量到载体坐标系的比力，随后采用惯性导航子系统(41)进行惯性导航解算并输出惯性导航参数，惯性导航参数包括姿态、速度和位置；

步骤S3：采用所述车载组合导航系统的卫星导航模块(2)接收卫星导航信号，并判断是否存在可用的卫星导航信号；

步骤S4：根据判断结果，当存在可用的卫星导航信号时，处理该卫星导航信号，得到卫星导航模块(2)测量到的载体的位置和速度，并执行卫星导航模块(2)与惯性导航子系统(41)的组合导航解算，否则进行惯性导航子系统(41)与里程计(3)的组合导航解算；

步骤S5：得到所述车载组合导航系统的卡尔曼滤波器(42)，包括：

步骤S51：确定卡尔曼滤波器(42)的状态方程；

步骤S52：确定卡尔曼滤波器(42)的状态方程的状态转移矩阵F(t)、系统噪声分配矩阵G(t)和系统白噪声矢量W(t)；

步骤S53：进行系统的离散化和卡尔曼滤波，得到更新的卡尔曼滤波的状态向量；

步骤S6：根据更新的卡尔曼滤波的状态向量，对惯性导航参数进行校正，该校正包括平台角、速度、位置，以及陀螺仪零偏和加速度计零偏的校正。

5.根据权利要求4所述的车载组合导航定位方法，其特征在于，所述惯性导航解算包括姿态更新解算、速度更新解算和位置更新解算，所述姿态更新解算采用四元数法，或者旋转向量法进行，所述速度更新解算利用加速度计(12)测量到的载体坐标系的比力来计算，位置更新结算包括根据导航坐标系的位置的变化速度对导航坐标系的位置进行更新。