用于在惯性测量单元的静态对准期间检测寄生移动的方法、以及相关的检测设备技术

本发明专利技术涉及一种用于在惯性测量单元(3)的静态对准期间检测寄生移动的方法，该方法的特征在于以下步骤：接收无线电导航测量值，该无线电导航测量值是由接收机(1)从由无线电导航卫星集合(S)先前发送的信号中获取(100)的；根据所获取的测量值估算(260)惯性测量单元的位移；将所估算的位移与预定阈值进行比较(280)；当该位移超过预定阈值时，指示(290)惯性测量单元的寄生移动；其中，根据所获取的测量值估算(260)惯性测量单元(3)的位移包括针对每个卫星由数据处理单元实施的如下步骤：根据由卫星发送的并在初始接收时刻由接收机接收的第一无线电导航信号的相位和由卫星发送的并在随后的接收时刻由接收机接收的第二无线电导航信号的相位来计算(262)位置变化；估算(264)在初始接收时刻和随后的接收时刻之间接收机相对于卫星的位移；计算(266)所计算的位置变化与所估算的接收机相对于卫星的位移之间的偏差，所估算的惯性测量单元的位移取决于该偏差。

Method for detecting parasitic movement during static alignment of inertial measurement unit, and related detection device

The present invention relates to a method for detecting parasitic movement during static alignment of an inertial measurement unit (3), which is characterized by the following steps: receiving a radio navigation measurement value, which is obtained by a receiver (1) from a signal previously sent by a radio navigation satellite set (S); the root is (100); The measured values are estimated (260) of the displacement of the inertial measurement unit, and the estimated displacement is compared with the predetermined threshold (280); when the displacement exceeds a predetermined threshold, it indicates the parasitic movement of the inertial measurement unit (290); among them, the displacement of the inertial measurement unit (3) is calculated (260) according to the obtained measured value, including the target for each of the inertial measurement units (3). The following steps are implemented by the satellite by the data processing unit: according to the phase of the first radio navigation signal received by the satellite and received by the receiver at the initial receiving time and the phase of the second radio navigation signal received by the satellite sent by the satellite at the subsequent reception time received by the receiver at the subsequent reception time (262), the estimation (26). 4) the displacement of the receiver relative to the satellite between the initial receiving time and the subsequent reception time; calculation (266) the deviation between the calculated position change and the estimated receiver's displacement relative to the satellite, the estimated displacement of the inertial measurement unit depends on the deviation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在惯性测量单元的静态对准期间检测寄生移动的方法、以及相关的检测设备
本专利技术涉及一种用于在惯性单元的静态对准期间检测寄生移动的方法，以及一种用于实施这种方法的设备。
技术介绍
惯性单元是一种被配置为追踪载体的移动状态的设备，并且该追踪是通过由承载在载体上的惯性传感器提供的测量值来进行的。惯性单元的对准是初始化阶段，在该阶段期间计算惯性单元的姿态、速度和位置的初始值。惯性单元的两类对准较为突出：·静态对准，在此期间载体是不动的；·移动中的对准，在此期间移动载体相对于地球移动。在静态对准期间，载体的移动降低了导航初始化的准确性。已经提出检测这些寄生移动以验证静态对准期间载体的不动性。这些检测方法利用由惯性单元的惯性传感器提供的惯性测量来检测载体的寄生移动。申请人在文献FR2951535A1中特别提出了这种方法。然而，惯性传感器被证明对检测某些特定移动是无效的。特别地，当前惯性传感器的精度有限，检测不到低频振荡移动，例如石油平台或摩天大楼屋顶上的直升机起降场所经受的低频振荡移动。另一方面，通常测量速度变化的惯性传感器(例如，坐落在平静海面上的船舶上的航空器的惯性测量导航单元)在静态对准期间不检测载体的匀速直线位移。文献WO2006/025825还公开了一种用于基于测量GPS自主地面速度来检测惯性单元的静态对准期间的寄生移动的方法。但是这种方法对于使得能够检测上述非常特殊的移动(匀速直线位移、低频振荡)来说是不够精确的。
技术实现思路
本专利技术的目的是在惯性单元的静态对准期间检测该惯性单元的低频震荡移动或匀速直线移动。因此，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提出一种用于在惯性单元的静态对准期间检测寄生移动的方法，所述方法包括以下步骤：接收无线电导航测量值，所述无线电导航测量值是由接收机从由无线电导航卫星的集合先前发送的信号中获取的；根据所获取的测量值估算所述惯性单元的位移；将所估算的位移与预定阈值进行比较；当所述位移超过所述预定阈值时，发信号指示所述惯性单元的寄生移动；其中，根据所获取的测量值估算所述惯性单元的位移包括针对每个卫星进行的如下步骤：根据以下参数计算位置变化：由所述卫星发送的并在初始接收时刻由所述接收机接收的第一无线电导航信号的相位；以及由所述卫星发送的并在随后的接收时刻由所述接收机接收的第二无线电导航信号的相位，估算在所述初始接收时刻和所述随后的接收时刻之间，所述接收机相对于所述卫星的位移；计算所计算的位置变化与所估算的所述接收机相对于所述卫星的位移之间的偏差，所估算的所述惯性单元的位移取决于所述偏差。由信号接收机提供的测量值检测每秒一厘米级别的地理位移。这些测量值构成比惯性测量值更有效的输入数据，用于估算惯性单元的位移，特别是估算由低频振荡或匀速直线移动引起的位移。特别地，基于在不同时刻接收到的相位的惯性单元的位移估算步骤的子步骤使得能够实现比基于GPS自主地面速度的估算更高的精度。这些相位构成用于特别准确地估算惯性单元的位移的数据，寄生移动和非寄生移动之间的辨别的准确性也更高。根据本专利技术的检测方法可以进一步包括单独使用的或在任何技术上可能的情况下组合使用的以下可选特征。所述集合包括至少四个卫星。用这种数量的卫星，可以确定在三个空间方向上的惯性单元的潜在寄生位移以及接收机的时偏的变化(所谓的四个未知数)，且不需要关于该单元的位移的或关于所述接收机所使用的精度的任何假设。在一个实施例中，两个信息项为第一信号的相位和第二信号的相位。所有卫星的初始接收时刻基本相同，以及所有卫星的随后的接收时刻基本相同。这样做的效果是提高位移估算的准确性并因此检测非常微弱的移动。所述惯性单元的位移可进一步通过被应用于所计算的不同偏差的最小二乘法来估算。在所述初始接收时刻和所述随后的接收时刻之间所述接收机相对于其中一个卫星的位移可以根据如下数据来估算：在所述初始接收时刻所述卫星的位置；在所述随后的接收时刻所述卫星的位置；在所述初始接收时刻由所述惯性单元提供的位置，以及在所述随后的接收时刻由所述惯性单元提供的位置。此外，对于由其中一个卫星发送的每个无线电导航信号，可以设置导航测量值包括在所述卫星的发送时刻卫星的位置，并且设置在所述信号的接收时刻所述卫星的位置是根据在同一信号的发送时刻的所述卫星的位置来计算的。所述发送时刻所述卫星的位置可以在所述接收时刻的地球参考系中表示，且通过如下乘法来计算得到：在所述发送时刻所述卫星的坐标矢量(所述坐标在所述发送时刻的地球参考系中表示)乘以表示在所述发送时刻和所述接收时刻之间所述无线电导航信号从所述卫星传播到所述接收机期间地球参考系的旋转的矩阵。所述的方法可进一步包括接收所述惯性单元的对准启动消息，在初始时刻接收的每个信号为在接收到所述启动消息之后由所述接收机接收的来自于其中一个卫星的所述第一信号。这使得能够检测发生在静态对准刚刚开始时的寄生移动。根据所获取的测量值估算所述惯性单元的位移可进一步包括：针对每个卫星，计算在所述初始接收时刻与所述随后的接收时刻之间连接所述接收机和所述卫星的瞄准线的方向余弦的变化，所估算的惯性单元的位移取决于所计算的方向余弦的变化。由于在所述初始接收时刻和所述随后的接收时刻之间所述卫星相对于所述惯性单元的载体移动，因此接收机和该卫星之间的瞄准线也会在该时间间隔内移动。因此，通过考虑所述瞄准线的方向余弦的变化，进一步提高了在该时间周期期间惯性单元的位移估算的准确性，并且因此进一步地提高了该方法的寄生移动和非寄生移动之间的辨别精度。所述方法还可以包括验证由所述接收机获取的测量值的有效性，所述位移的估算步骤是基于被宣称为有效的测量值而选择性地执行的。因此，这使得能够避免由于接收到的无线电导航信号的故障而导致的寄生移动的错误警报或遗漏检测的问题。根据本专利技术的第二方面，提出了一种惯性单元的静态对准的方法，包括以下步骤：在静态对准期间使用根据前述权利要求中任一项所述的方法检测惯性单元的寄生移动；响应于检测，暂停对准，或根据检测到的所述寄生移动重新配置用于对准所述惯性单元的至少一个对准参数。根据本专利技术的第三方面，提出了一种用于在惯性单元的静态对准期间检测寄生移动的设备，所述设备包括：用于接收导航测量值的输入端，所述导航测量值是由接收机从由无线电导航卫星的集合先前发送的无线电导航信号中获取的；数据处理单元，被配置为用于：根据所获取的导航测量值估算所述惯性单元的位移；将所估算的位移与预定阈值进行比较，输出端，用于当所述位移超过所述预定阈值时，发送数据信号指示所述惯性单元的寄生移动。该设备可进一步包括无线电导航接收机，其被配置为从由卫星先前发送的无线电导航信号中获取无线电导航测量值并且被配置为将所述测量值发送给所述数据处理单元。根据本专利技术的第四个方面，提出了一种系统，包括：根据按照本专利技术第三方面的权利要求中任一项所述的检测设备；导航单元，所述导航单元被配置为根据由所述检测设备检测到的寄生移动实施惯性单元的静态对准。根据本专利技术的第五个方面，提出了一种包括程序代码指令的计算机程序产品，当所述程序产品被至少一个数据处理单元执行时，所述程序代码指令用于执行根据本专利技术第一方面所述的方法的步骤。附图说明本专利技术的其他特征、目的和优点将从下面的描述中显现，该描述仅是说明性的而非限制性的，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在惯性单元(3)的静态对准期间检测寄生移动的方法，所述方法的特征在于包括以下步骤：接收无线电导航测量值，所述无线电导航测量值是由接收机(1)从由无线电导航卫星的集合(S)先前发送的信号中获取(100)的；根据所获取的测量值估算(260)所述惯性单元(3)的位移；将所估算的位移与预定阈值进行比较(280)；当所述位移超过所述预定阈值时，发信号指示(290)所述惯性单元(3)的寄生移动，其中，根据所获取的测量值估算(260)所述惯性单元(3)的位移包括针对每个卫星进行的如下步骤：根据以下参数计算(262)位置变化：由所述卫星发送的并在初始接收时刻由所述接收机接收的第一无线电导航信号的相位；以及由所述卫星发送的并在随后的接收时刻由所述接收机接收的第二无线电导航信号的相位，估算(264)在所述初始接收时刻和所述随后的接收时刻之间所述接收机相对于所述卫星的位移；计算(266)所计算的位置变化与所估算的所述接收机相对于所述卫星的位移之间的偏差，所估算的所述惯性单元的位移取决于所述偏差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.10 FR 15607601.一种用于在惯性单元(3)的静态对准期间检测寄生移动的方法，所述方法的特征在于包括以下步骤：接收无线电导航测量值，所述无线电导航测量值是由接收机(1)从由无线电导航卫星的集合(S)先前发送的信号中获取(100)的；根据所获取的测量值估算(260)所述惯性单元(3)的位移；将所估算的位移与预定阈值进行比较(280)；当所述位移超过所述预定阈值时，发信号指示(290)所述惯性单元(3)的寄生移动，其中，根据所获取的测量值估算(260)所述惯性单元(3)的位移包括针对每个卫星进行的如下步骤：根据以下参数计算(262)位置变化：由所述卫星发送的并在初始接收时刻由所述接收机接收的第一无线电导航信号的相位；以及由所述卫星发送的并在随后的接收时刻由所述接收机接收的第二无线电导航信号的相位，估算(264)在所述初始接收时刻和所述随后的接收时刻之间所述接收机相对于所述卫星的位移；计算(266)所计算的位置变化与所估算的所述接收机相对于所述卫星的位移之间的偏差，所估算的所述惯性单元的位移取决于所述偏差。2.根据前述权利要求所述的方法，进一步包括：接收所述惯性单元的对准的启动消息，在初始时刻接收的每个信号为在接收到所述启动消息之后由所述接收机接收的来自于其中一个卫星的所述第一信号。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据所获取的测量值估算(260)所述惯性单元的位移包括针对每个卫星进行的如下子步骤：计算(268)在所述初始接收时刻与所述随后的接收时刻之间连接所述接收机和所述卫星的瞄准线(L)的方向余弦的变化，所估算的惯性单元的位移取决于所计算的方向余弦的变化。4.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述集合(S)包括至少四个卫星。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所有卫星的所述初始接收时刻基本相同，并且所有卫星的所述随后的接收时刻基本相同。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述惯性单元的位移是通过对所计算的不同偏差应用最小二乘法来估算(269)的。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述初始接收时刻和所述随后的接收时刻之间所述接收机相对于其中一个卫星的位移是根据如下数据来估算(264)的：在所述初始接收时刻时所述卫星的位置；在所述随后的接收时刻时所述卫星的位置；在所述初始接收时刻时由所述惯性单元(3)提供的位置，以及在所述随后的接收时刻时由所述惯性单元(3)提供的位置。8.根据前述权利要求所述的方法，其中，对于由其中一个卫星发送的每个无线电导航信号：所述导航测量值包括在所述卫星的发送时刻所述卫星的位置；在所述信号的接收时刻所述卫...

【专利技术属性】
技术研发人员：让露珂·德芒热，迈克尔·德泰勒，
申请(专利权)人：赛峰电子与防务公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR