一种GPS信号丢失的预测定位方法技术

本发明专利技术公开了一种GPS信号丢失的预测定位方法，其特征是，包括如下步骤：1）对运动传感器数据和GPS定位系统数据进行预处理，使GPS定位系统数据与传感器数据相对应；2）构建GPS定位系统数据与车载传感器数据的数学模型，当GPS信号丢失时，采用模型和目标运动传感器数据对目标位置进行预测。优点：当GPS信号丢失时，采用本发明专利技术建立的相关模型和目标运动传感器回传的数据，可完成对目标位置的精确递推预测定位，使GPS传感器信号不可得到的时候，能够继续为运动目标提供精确的位置估计。对民用车载导航系统的相关领域和军用中依赖于GPS而工作的各类设备均具有重大的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种GPS信号丢失的预测定位方法
本专利技术涉及一种GPS失效时目标位置的预测定位方法，属于定位

技术介绍
全球定位系统GPS应用的范围在不断扩大，精度的要求也越来越高，它可以提供精确的三维坐标，全天候作业，卫星信号覆盖全球，不受用户数量限制，已经成为军用、民用导航、定位的主要技术。特别是近几年来高精度的实时动态定位技术RTK的发展，对于常规的GPS测量方法都需要事后进行解算才能获得高精度，而RTK是能够在野外实时得到高精度的测量方法，它的出现为各种控制测量带来了新曙光。GPS已能够实时地提供坐标系中的三维数据且达到了高精度，使其迅速成为快速采集数据与定位的高效工具。虽然GPS系统能够实时的提供目标精确的位置信息，但其定位完全依赖于GPS信号，当GPS信号丢失时，就会导致导航信息丢失，位置出现混乱，影响相关控制系统的正常工作，而且这种情形大量存在于现实情况中。比如车辆进入隧道中就是比较常见的一种；另在，在导弹制导过程中，导弹制导相关控制系统依赖于导弹不同时刻的位置数据，如果GPS信号长时间丢失，长时间无法为控制系统提供位置数据，会对导弹的飞行带来严重的影响，甚至产生严重的后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GPS信号丢失的预测定位方法，其特征是，包括如下步骤：1)对运动传感器数据和GPS定位系统数据进行预处理，使GPS定位系统数据与传感器数据相对应；2)构建GPS定位系统数据与车载传感器数据的数学模型，当GPS信号丢失时，采用模型和目标运动传感器数据对目标位置进行预测，使GPS信号不可得到的时候，继续为运动目标提供精确的位置估计。

【技术特征摘要】
1.一种GPS信号丢失的预测定位方法，其特征是，包括如下步骤：1)对运动传感器数据和GPS定位系统数据进行预处理，使GPS定位系统数据与传感器数据相对应；2)构建GPS定位系统数据与车载传感器数据的数学模型，当GPS信号丢失时，采用模型和目标运动传感器数据对目标位置进行预测，使GPS信号不可得到的时候，继续为运动目标提供精确的位置估计。2.根据权利要求1所述的GPS信号丢失的预测定位方法，其特征是，所述步骤1)包括如下步骤：11)载入一段GPS设备传感器采集的GPS数据及其对应时段的车载传感器数据，对GPS数据的时间戳进行处理，寻找其中存在的异常的点，即GPS数据丢失的点，从中选取一段完整数据作为训练样本，根据训练样本GPS数据的时间戳，读取对应时间段的车载传感器数据；12)采用拉格朗日插值方法对GPS数据进行插值处理，使得GPS数据的时间间隔与车载传感器时间间隔相同；13)计算GPS传感器数据中的速度变量与车载传感器数据中速度变量的相关系数，通过相关系数最大值对应的位置来得到延时量，对GPS数据按照此延时量进行整体平移，使其与车载传感器数据对应。3.根据权利要求1所述的GPS信号丢失的预测定位方法，其特征是，所述步骤2)包括如下步骤：21)将GPS数据转换到目标起始点北天东坐标系中进行计算；22)构建导航航向角数据与车载传感器数据的数学模型；23)对导航航向角进行修正并得到导航航向角预测模型；24)计算位置方位角并建立位置方位角误差序列模型；25)根据步骤22)-24)的模型建立位置方位角递推计算的最终模型；26)当GPS信号丢失时，采用预测模型计算位置方位角。4.根据权利要求3所述的GPS信号丢失的预测定位方法，其特征是，所述GPS数据先转换到地心直角坐标系数据，在从地心直角坐标系转换到北天东坐标系，其中GPS数据的经纬高数据转换为地心直角坐标系公式如下：x＝(earth_radius+Alt)*cos(Lat*π/180)*cos(Lon*π/180)y＝(earth_radius+Alt)*cos(Lat*π/180)*sin(Lon*π/180)z＝(earth_radius+Alt)*sin(Lat*π/180)其中earth_radius为地球半径，Lon、Lat、Alt依次为GPS经纬高数据，x、y、z为转换后的地心直角坐标系数据。5.根据权利要求3所述的GPS信号丢失的预测定位方法，其特征是，所述步骤22)包括以下步骤：1)选取当前一段时间内的记录数据作为训练样本，计算训练样本的长度，记为len；2)对于训练样本的第一个点，TM_yc(1)＝GPS_tm(1)，TM_yc为递推计算的导航航向角数据，GPS_tm为GPS传感器得到的航向角数据；其中括号里的1表示训练样本点的索引，对于后续的训练样本值，依次用i来表示，i＝2....len，len表示最后一个训练样本值；3)对于以后的从第二个训练样本值到最后一个训练样本值delta_tm＝YawRate_u(i-1)*dtTM_yc(i)＝TM_yc(i-1)-delta_tm通过递推预测，即可得到训练时间段航向角预测数据，式中，delta_tm为i-1时刻的车辆横摆角速度与时间戳间隔的乘积，YawRate_u(i-1)为对应i-1时刻的车辆横摆角速度，dt为训练样本时间戳间隔。6.根据权利要求5所述的GPS信号丢失的预测定位方法，其特征是，所述步骤23)包括以下步骤：231)计算预测航向角带来的预测误差，表达式如下error＝GPS_tm-T...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹光，徐玉娟，成科平，
申请(专利权)人：南京长峰航天电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32