本发明专利技术公开一种惯性/多天线GNSS组合导航方法及装置，该方法包括：S1.使用惯性导航系统与GNSS的组合导航系统进行组合导航，输出导航信息、姿态角信息；S2.接收姿态角信息，并使用多GNSS定姿定向系统计算方位角信息，输出计算得到的方位角信息；S3.组合导航系统接收计算得到的方位角信息进行更新，输出更新后的导航信息。本发明专利技术具有实现方法简单、能够实现惯性/GNSS组合导航与多GNSS定姿定向的双向融合，且导航精度高且收敛速度快等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种惯性/多天线GNSS组合导航方法及装置
本专利技术涉及组合导航
，尤其涉及一种惯性/多天线GNSS（GlobalNavigationSatelliteSystem，全球导航卫星系统）组合导航方法及装置。
技术介绍
惯性/GNSS组合导航融合了惯性导航和卫星导航的优点，已经大量应用于各种军用民用领域。惯性/GNSS组合导航系统中，传统的惯性/GNSS松组合或者紧组合算法，在水平姿态角估计上有很好的收敛速度和精度，但由于受可观测性的影响，方位角的估计精度较差，同时存在等效方位陀螺零偏。多GNSS定姿定向方法是利用多个GNSS天线构成安装关系固定的超短基线，并进而通过双差载波相位观测的处理来确定基线的姿态和方位的技术，可以获得更为精确的方位角。多GNSS定姿定向的核心是载波相位双差整周模糊度的求解，如LAMBDA以及各种改进的LAMBDA算法已经成为应用最为广泛的整周模糊度求解算法，但是LAMBDA以及各种改进的LAMBDA算法，均需要首先确定一个双差模糊度浮点向量以及该向量对应的不确定性矩阵，然后计算双差模糊度整数向量，模糊度浮点向量与正确的模糊度整数向量越接近、不确定性越小，则后续模糊度整数向量求解的成功率越高，计算效率也越高，相反地，若模糊度浮点向量与正确的模糊度整数向量相差较大、不确定性大，则会导致后续无法求解得到模糊度整数向量，计算效率低，即多GNSS定姿定向的求解成功率、计算效率直接取决于模糊度浮点向量的精度。在对方位精度要求高的应用领域，有从业者提出将多个GNSS天线与惯性导航融合，构成惯性/多GNSS组合导航系统，由组合导航系统进行导航计算，利用多GNSS定姿定向技术计算方位角来提高方位的检测精度，但是该类系统中惯性导航系统、多GNSS定姿定向系统为相互独立的系统，两个系统之间并没有实现充分的数据融合，没有充分地利用组合导航系统、多GNSS定姿定向系统的检测信息，系统的实际检测精度以及收敛速度仍不高。因而亟需提供一种惯性/多天线GNSS组合导航方法，以实现惯性/GNSS组合与多GNSS定姿定向之间的充分融合，提高组合导航系统的性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种实现方法简单、能够实现惯性/GNSS组合与多GNSS定姿定向之间的双向数据融合、检测精度高且收敛速度快的惯性/多天线GNSS组合导航方法及装置。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种惯性/多天线GNSS组合导航方法，包括：S1.使用惯性导航系统与GNSS的组合导航系统进行组合导航，输出导航信息、姿态角信息；S2.使用多GNSS定姿定向系统接收所述姿态角信息，并计算方位角信息，输出计算得到的方位角信息；S3.所述组合导航系统接收所述步骤S2计算得到的方位角信息进行更新，输出更新后的导航信息。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤S1中进行组合导航时，通过第一卡尔曼滤波器进行滤波估计，所述第一卡尔曼滤波器采用惯性/GNSS组合模型，所述步骤S3中进行更新时，所述惯性/GNSS组合模型中观测量包括所述方位角信息。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤S1的具体步骤为：由惯性导航系统进行导航计算得到导航信息，所述第一卡尔曼滤波器接收GNSS的信息并采用所述惯性/GNSS组合模型进行滤波估计，得到包括惯导参数、姿态角信息的误差估计并对所述导航信息进行校正，输出姿态角信息以及校正后的导航信息。作为本专利技术方法的进一步改进：所述惯性/GNSS组合模型的测量模型中按下式（1）设置所述方位角信息作为观测量，以及观测方程中按下式（2）设置所述方位角信息作为观测量；（1）（2）其中，为对应所述方位角信息的观测量，为惯性导航系统计算的方位，为使用所述多GNSS定姿定向系统计算得到的方位角信息，为惯导方位误差，为方位观测噪声。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤S2使用多GNSS定姿定向系统计算方位角信息时，通过第二卡尔曼滤波器进行整周模糊度计算，所述第二卡尔曼滤波器采用整周模糊度求解滤波器模型，所述整周模糊度求解滤波器模型中观测量包括所述姿态角信息。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤S2的具体步骤为：所述第二卡尔曼滤波器接收所述姿态角信息作为观测量，采用所述整周模糊度求解滤波器模型进行滤波估计，根据估计结果进行整周模糊度求解并计算基线矢量，得到方位角信息输出。作为本专利技术方法的进一步改进：所述整周模糊度求解滤波器模型中观测量还包括有基线长度。作为本专利技术方法的进一步改进：所述整周模糊度求解滤波器模型的测量模型中按下式（3）设置所述姿态角信息、所述基线长度作为观测量，以及观测方程中按下式（4）设置所述姿态角信息、所述基线长度作为观测量；（3）（4）其中，为对应所述姿态角信息的观测量，为k时刻基线矢量的仰角，并由所述组合导航系统输出的所述姿态角信息计算得到；l为基线长度，为k时刻地心地固地球坐标系到参考坐标系N的转换矩阵；为中实现天向投影的行分量，为k时刻各GNSS接收机天线矢量在地心地固地球坐标系上的投影向量。一种惯性/多天线GNSS组合导航装置，包括：组合导航模块，用于使用惯性导航系统与GNSS的组合导航系统进行组合导航，输出导航信息、姿态角信息；定向模块，用于接收所述姿态角信息，并使用多GNSS定姿定向系统计算方位角信息，输出计算得到的方位角信息；更新模块，用于所述组合导航系统接收所述定向模块计算得到的方位角信息进行更新，输出更新后的导航信息。作为本专利技术装置的进一步改进：所述组合导航系统包括依次连接的GNSS接收单元、第一卡尔曼滤波器以及惯性导航系统，所述惯性导航系统进行导航计算得到导航信息，所述第一卡尔曼滤波器从所述GNSS接收单元接收定位信息，并采用所述惯性/GNSS组合模型进行滤波估计，得到包括惯导参数、姿态角信息的误差估计并对所述导航信息进行校正，输出姿态角信息以及校正后的导航信息；所述多GNSS定姿定向系统包括依次连接的第二卡尔曼滤波器、模糊度求解单元以及定姿定向计算单元，所述第二卡尔曼滤波器接收所述姿态角信息作为观测量，采用所述整周模糊度求解滤波器模型进行滤波估计，所述模糊度求解单元根据所述第二卡尔曼滤波器的估计结果进行整周模糊度求解，求解结果输出给所述定姿定向计算单元进行基线矢量的计算，得到方位角信息输出。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术惯性/多天线GNSS组合导航方法及装置，通过采用惯性/GNSS组合导航与多GNSS定姿定向的双向融合方式进行组合导航，将惯性/GNSS组合导航系统输出的姿态角信息提供给多GNSS定姿定向系统，可以提供精确的姿态角信息，提高多GNSS定姿定向中整周模糊度求解的成功率和性能，同时将多GNSS定姿定向系统计算的方位结果提供给惯性/GNSS组合导航系统，可以提高方位角的估计精度并消除等效方位陀螺零偏，实现惯性/GNSS组合导航与多GNSS定姿定向的双向融合，有效提高组合导航系统的性能。2、本专利技术惯性/多天线GNSS组合导航方法及装置，在惯性/GNSS松组合或者紧组合模型的基础上，还包括多GNSS定姿定向系统计算得到的方位角作为约束的观测量，为方位估计提供精确的观测量，可以有效提高方位精度与收敛速度以及等效方位陀螺零偏估计精度、收敛本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种惯性/多天线GNSS组合导航方法，其特征在于，包括：S1. 使用惯性导航系统与GNSS的组合导航系统进行导航计算，输出导航信息、姿态角信息；S2. 使用多GNSS定姿定向系统接收所述姿态角信息，并计算方位角信息，输出计算得到的方位角信息；S3. 所述组合导航系统接收所述步骤S2计算得到的方位角信息进行更新，输出更新后的导航信息。
【技术特征摘要】
1.一种惯性/多天线GNSS组合导航方法，其特征在于，包括：S1.使用惯性导航系统与GNSS的组合导航系统进行导航计算，输出导航信息、姿态角信息；S2.使用多GNSS定姿定向系统接收所述姿态角信息，并计算方位角信息，输出计算得到的方位角信息；S3.所述组合导航系统接收所述步骤S2计算得到的方位角信息进行更新，输出更新后的导航信息。2.根据权利要求1所述的惯性/多天线GNSS组合导航方法，其特征在于，所述步骤S1中进行组合导航时，通过第一卡尔曼滤波器进行滤波估计，所述第一卡尔曼滤波器采用惯性/GNSS组合模型，所述步骤S3进行更新时，所述惯性/GNSS组合模型中观测量包括所述方位角信息以进行滤波更新。3.根据权利要求2所述的惯性/多天线GNSS组合导航方法，其特征在于：所述步骤S1的具体步骤为：由惯性导航系统进行导航计算得到导航信息，所述第一卡尔曼滤波器接收GNSS的信息并采用所述惯性/GNSS组合模型进行滤波估计，得到包括惯导参数、姿态角信息的误差估计并对所述导航信息进行校正，输出姿态角信息以及校正后的导航信息。4.根据权利要求2所述的惯性/多天线GNSS组合导航方法，其特征在于：所述惯性/GNSS组合模型的测量模型中按下式（1）设置所述方位角信息作为观测量，以及观测方程中按下式（2）设置所述方位角信息作为观测量；（1）（2）其中，为对应所述方位角信息的观测量，为惯性导航系统计算的方位，为使用所述多GNSS定姿定向系统计算得到的方位角信息，为惯导方位误差，为方位观测噪声。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的惯性/多天线GNSS组合导航方法，其特征在于：所述步骤S2使用多GNSS定姿定向系统计算方位角信息时，通过第二卡尔曼滤波器进行整周模糊度计算，所述第二卡尔曼滤波器采用整周模糊度求解滤波器模型，所述整周模糊度求解滤波器模型中观测量包括所述姿态角信息。6.根据权利要求5所述的惯性/多天线GNSS组合导航方法，其特征在于：所述步骤S2的具体步骤为：所述第二卡尔曼滤波器接收所述姿态角信息作为观测量，采用所述整周模糊度求解滤波器模型进行滤波估计，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，李冠南，范仕钦，王北镇，
申请(专利权)人：湖南天羿领航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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