[发明专利]一种卫星信号受限条件下的列车组合定位方法

摘要

本发明提供了一种卫星信号受限条件下的列车组合定位方法，此方法在卫星定位有效的情况下，利用卫星导航系统提供的位置信息来修正惯性导航系统的误差，将列车姿态信息与车轮传感器的输出参数进行组合，计算得到导航坐标系下的三维速度，为卫星失锁进行信息储备。在卫星定位失效的情况下，采用车轮传感器/惯性导航系统进行组合定位，利用车轮传感器来修正惯性导航系统的误差，从而使列车组合导航系统可以提供一定精度的定位信息。利用高精度数字轨道地图修正列车在轨道垂直方向上的误差，保证列车的定位精度。能解决列车在卫星信号失锁区域的定位问题，并可在不同卫星定位情况下进行系统的自主切换，从而得到连续、准确、可靠的列车位置信息。

主权项

1.一种卫星信号受限条件下的列车组合定位方法，其特征在于，包括：/n判断列车上的卫星接收机接收到的卫星信号是否满足设定条件，如果是，则判断卫星信号有效，采用卫星/惯性导航系统对所述列车进行组合定位；否则，判断卫星信号无效，采用车轮传感器/惯性导航系统对所述列车进行组合定位；/n所述的判断卫星信号有效，采用卫星/惯性导航系统对所述列车进行组合定位，包括：/n惯性导航系统中的惯性器件计算列车的位置信息和速度信息的公式如下：/n /n其中：P_n表示列车位置信息，表示列车位置的变化率矢量，V_n表示列车的速度信息，表示列车速度的变化率矢量，f_n表示加速度计测量的列车加速度矢量信息，g_n表示重力，表示在导航坐标系下陀螺仪测量的列车角速度矢量信息，表示在导航坐标系下地球自转引起的角速度变化矢量；/n建立扩展卡尔曼滤波中的状态向量X如下：/nX＝[δψ δP_n δV_n δb_g δb_a δl]/n其中：δψ表示列车姿态误差，δP_n表示列车的位置误差，δV_n表示列车的速度误差，δb_g表示陀螺仪测量的角速度误差，δb_a表示加速度计测量的加速度误差，δl表示卫星接收机或者车轮传感器到惯性器件中心的杆臂误差；/n在卫星定位有效的情况下，利用卫星导航系统提供的有效位置信息来修正惯性导航系统的误差，卫星/惯性导航组合系统的卡尔曼滤波中的测量矩阵H_3×18为：/n /n其中：表示列车从载体坐标系转向导航坐标系的姿态转移矩阵，表示所述状态向量X中的卫星接收机到惯性系统中心杆臂误差δl的初始值；/n在卫星/惯性导航组合子系统中通过扩展卡尔曼滤波中得到的列车的车头位置的测量值Z_{INS_GNSS}表示为：/nZ_{INS_GNSS}＝[P_INS+l_GNSS-P_GNSS]/n其中：P_INS表示惯导系统递推的列车的车头位置信息，l_GNSS表示卫星接收机到惯性中心的杆臂误差，P_GNSS表示卫星导航系统获取的列车的车头位置信息；/n卫星/惯性导航组合子系统的卡尔曼滤波中的测量噪声协方差R_GNSS表示为：/nR_GNSS＝diag((0.3)² (0.3)² (0.15)²)。/n