[发明专利]一种基于R-T-S平滑的POS系统双捷联解算后处理方法

摘要

一种基于R-T-S平滑的POS系统双捷联解算后处理方法，该方法首先利用载波相位差分GPS数据与惯性数据进行捷联解算及Kalman滤波，得到GPS采样点的组合滤波值及相应滤波参数，然后对滤波参数进行反向R-T-S固定区间平滑，得到Kalman滤波参数的误差校正值，利用该值对GPS采样点的捷联解算值进行校正可以得到GPS采样点的平滑输出。在每相邻GPS采样点之间采用双向捷联解算的方法，提高GPS采样点之间的POS系统输出精度。本发明具有同时提高POS系统GPS采样点输出精度以及滤波区间输出精度的特点，尤其在GPS信号失锁的情况下，能有效提高POS系统事后处理输出精度。

主权项

1.一种基于R-T-S平滑的POS系统双捷联解算后处理方法，其特征在于包括下列步骤：（1）采集飞行试验或车载试验过程中POS系统输出的惯性测量数据及GPS基站数据及GPS流动站数据；（2）对步骤（1）中获取的惯性测量数据进行温度误差补偿，补偿后的惯性数据包括三轴陀螺仪数据和三轴加速度计数据x,y,z轴的陀螺仪数据分别为x,y,z轴的加速度计数据分别为；对步骤（1）中获取的GPS数据进行载波相位差分处理，处理后其位置包括纬度L_gps，经度λ_gps及高度H_gps，速度包括东向速度V_Egps，北向速度V_Ngps和天向速度V_Ugps；（3）利用步骤（2）补偿后的惯性数据及载波相位差分GPS数据进行捷联解算及Kalman滤波，记录每个GPS采样点的捷联解算输出和Kalman滤波参数，捷联解算输出包括位置、速度、姿态，其中位置包括纬度L_i，经度λ_i及高度H_i，速度包括东向速度V_Ei，北向速度V_Ni，天向速度V_Ui,姿态包括航向角ψ_i，俯仰角θi，滚动角γi；Kalman滤波参数包括离散化状态转移矩阵预测协方差矩阵状态预测值协方差矩阵状态估计值其中，带有下标kf的参数是由Kalman滤波计算估计得到的结果，带有上标’-‘和’+’的参数分别为预测结果和估计结果，k和k-1分别表示第k和第k-1个GPS采样点；（4）从最后一个GPS采样点开始，利用步骤（3）记录的与其相邻的前一GPS采样点处的捷联解算输出及Kalman滤波参数，进行反向R-T-S平滑解算，得到其相邻的前一GPS采样点平滑后的误差状态估计和误差状态协方差矩阵P_s，利用平滑的误差状态估计对前一GPS采样点处的捷联解算结果进行修正，得到其平滑位置、速度、姿态，其中位置包括纬度L_s，经度λ_s及高度H_s，速度包括东向速度V_E,s，北向速度V_N,s，天向速度V_U,s，姿态包括航向角ψ_s，俯仰角θ_s，滚动角γ_s，其中带有下标s的参数表示是经过平滑后的结果；依次向前迭代进行R-T-S平滑解算，直至计算至第一个GPS采样点，得到每一个GPS采样点的平滑结果。（5）从第一个GPS采样点开始，在相邻两个GPS采样点的滤波区间内执行双捷联解算，以左GPS采样点的R-T-S平滑位置、速度、姿态作为正向捷联解算的初始值，从左GPS采样点至滤波区间中点执行正向捷联解算；以右GPS采样点的R-T-S平滑位置、速度、姿态作为反向捷联解算的初始值，从右GPS采样点至滤波区间中点，按时间反向顺序执行反向捷联解算，得到每相邻两个GPS采样点构成的滤波区间的POS系统输出，依次向后迭代计算至最后一个GPS采样点。