一种MEMS-INS辅助GNSS矢量环路跟踪方法、装置、存储介质及设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种MEMS

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS
‑
INS辅助GNSS矢量环路跟踪方法、装置、存储介质及设备


[0001]本专利技术涉及卫星定位
，尤其涉及一种MEMS
‑
INS辅助GNSS矢量环路跟踪方法、装置、存储介质及设备。

技术介绍

[0002]随着科学技术的日益更迭，人们对运动载体(船舶、车辆、飞机)的跟踪稳定性要求越来越高，获取可靠的位置信息变得至关重要。近年来，组合导航能够充分利用各系统优势，扬长避短，被广泛认为是弱信号环境下独立GNSS导航的有效替代方案。组合导航系统的优势在于通过组合导航输出结果辅助卫星信号的捕获和跟踪，提高导航系统的稳定性，并且组合导航系统能对INS进行误差估计和校正，从而抑制INS误差发散。激光陀螺、光纤陀螺等惯性设备精度高，但价格昂贵，MEMS级加速度计和陀螺仪正被广泛用作低成本惯性测量单元(IMU)传感器，然而这会牺牲组合导航系统的精度。
[0003]因此，有必要探究更为先进的滤波融合技术，提高GNSS/MEMS
‑
INS组合导航系统的精度。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种MEMS
‑
INS辅助GNSS矢量环路跟踪方法、装置、存储介质及设备，旨在利用CKF得到的组合导航结果反馈辅助码跟踪环路，提高跟踪环路的性能，并改善定位精度和提高定位稳定性。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供一种MEMS
‑
INS辅助GNSS矢量环路跟踪方法，包括：r/>[0006]获取卫星信号降频量化后的数字中频信号；
[0007]数字中频信号与载波振荡器产生的信号进行混频得到接收码，所述接收码与码发生器产生的本地复制码进行相关，经积分、清除后得到六个相干积分结果；
[0008]获取伪距误差及伪距率误差，送入全球导航卫星系统的导航滤波器计算出卫星导航接收机的当前时刻粗略位置、速度信息；
[0009]判断载噪比是否满足预设条件；
[0010]在所述载噪比不满足预设条件的情况下，利用容积卡尔曼滤波算法进行微型惯性导航系统与全球导航卫星系统的组合导航，结合当前时刻粗略位置、速度信息得到卫星导航接收机的当前时刻精确位置、速度信息；
[0011]计算当前时刻的伪距；
[0012]计算当前时刻的码频率，反馈到码振荡器，以使码发生器以产生本地复制码，实现矢量环路跟踪。
[0013]在一些实施方式中，所述数字中频信号与载波振荡器产生的信号进行混频得到接收码，包括：
[0014]载波振荡器产生的同相载波信号、反相载波信号分别与所述数字中频信号混频得
到接收码，其中，所述反相载波信号经90
°
反相后再与所述数字中频信号混频。
[0015]在一些实施方式中，所述获取伪距误差及伪距率误差，包括：
[0016]码环鉴别器鉴别k时刻接收码和本地复制码之间的码相位差，所述码相位差经线性转换得到伪距误差；
[0017]利用载波环鉴别器预测k+1时刻的载波频率，k+1时刻的载波频率与k时刻的载波频率差值经线性变化得到伪距率误差。
[0018]在一些实施方式中，所述利用容积卡尔曼滤波算法进行微型惯性导航系统与全球导航卫星系统的组合导航，结合当前时刻粗略位置、速度信息得到卫星导航接收机的当前时刻精确位置、速度信息，包括：
[0019]通过球面径向准则设置容积点，定义组合导航状态量，包括姿态误差、速度误差、位置误差、陀螺零偏常值漂移、加速度计随机常值漂移、MEMS
‑
INS和GNSS的杆臂位置误差、时间不同步误差，CKF滤波器状态初值设为零矩阵；
[0020]计算一步预测状态值的均值及方差；
[0021]分解一步预测状态值的方差，重新更新容积点；
[0022]计算一步预测量测值的均值；
[0023]预测量测值的方差，以及状态值和一步预测量测值的协方差；
[0024]计算容积卡尔曼增益、目标状态的后验均值及后验方差；
[0025]其中，目标状态的后验均值基于当前时刻粗略位置、速度信息计算得到。
[0026]在一些实施方式中，在所述计算当前时刻的码频率，反馈到码振荡器，以使码发生器以产生本地复制码之后，返回所述数字中频信号与载波振荡器产生的信号进行混频得到接收码，所述接收码与码发生器产生的本地复制码进行相关，经积分、清除后得到六个相干积分结果的步骤。
[0027]在一些实施方式中，所述方法还包括：
[0028]在所述载噪比满足预设条件的情况下，直接执行所述计算当前时刻的伪距及所述计算当前时刻的码频率，反馈到码振荡器，以使码发生器以产生本地复制码，实现矢量环路跟踪的步骤。
[0029]在一些实施方式中，在所述载噪比满足预设条件的情况下，结合卫星导航接收机的当前时刻粗略位置、速度信息计算当前时刻的伪距；
[0030]在所述载噪比不满足预设条件的情况下，结合卫星导航接收机的当前时刻精确位置、速度信息计算当前时刻的伪距。
[0031]第二方面，本专利技术实施例提供一种MEMS
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INS辅助GNSS矢量环路跟踪装置，包括：
[0032]信号获取模块，用于获取卫星信号降频量化后的数字中频信号；
[0033]码相关模块，用于数字中频信号与载波振荡器产生的信号进行混频得到接收码，所述接收码与码发生器产生的本地复制码进行相关，经积分、清除后得到六个相干积分结果；
[0034]第一计算模块，用于获取伪距误差及伪距率误差，送入全球导航卫星系统的导航滤波器计算出卫星导航接收机的当前时刻粗略位置、速度信息；
[0035]判断模块，用于判断载噪比是否满足预设条件；
[0036]CKF模块，用于在所述载噪比不满足预设条件的情况下，利用容积卡尔曼滤波算法
进行微型惯性导航系统与全球导航卫星系统的组合导航，结合当前时刻粗略位置、速度信息得到卫星导航接收机的当前时刻精确位置、速度信息；
[0037]第二计算模块，用于计算当前时刻的伪距；
[0038]反馈模块，用于计算当前时刻的码频率，反馈到码振荡器，以使码发生器以产生本地复制码，实现矢量环路跟踪。
[0039]第三方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现如第一方面所述的MEMS
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INS辅助GNSS矢量环路跟踪方法。
[0040]第四方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述一个或多个处理器执行时实现如第一方面所述的MEMS
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INS辅助GNSS矢量环路跟踪方法。
[0041]与现有技术相比，本专利技术的FLS与UKF相结合的组合导航方法至少能够带来如下有益效果：
[0042]在利用矢量跟踪技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS
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INS辅助GNSS矢量环路跟踪方法，其特征在于，包括：获取卫星信号降频量化后的数字中频信号；数字中频信号与载波振荡器产生的信号进行混频得到接收码，所述接收码与码发生器产生的本地复制码进行相关，经积分、清除后得到六个相干积分结果；获取伪距误差及伪距率误差，送入全球导航卫星系统的导航滤波器计算出卫星导航接收机的当前时刻粗略位置、速度信息；判断载噪比是否满足预设条件；在所述载噪比不满足预设条件的情况下，利用容积卡尔曼滤波算法进行微型惯性导航系统与全球导航卫星系统的组合导航，结合当前时刻粗略位置、速度信息得到卫星导航接收机的当前时刻精确位置、速度信息；计算当前时刻的伪距；计算当前时刻的码频率，反馈到码振荡器，以使码发生器以产生本地复制码，实现矢量环路跟踪。2.根据权利要求1所述的MEMS
‑
INS辅助GNSS矢量环路跟踪方法，其特征在于，所述数字中频信号与载波振荡器产生的信号进行混频得到接收码，包括：载波振荡器产生的同相载波信号、反相载波信号分别与所述数字中频信号混频得到接收码，其中，所述反相载波信号经90
°
反相后再与所述数字中频信号混频。3.根据权利要求1所述的MEMS
‑
INS辅助GNSS矢量环路跟踪方法，其特征在于，所述获取伪距误差及伪距率误差，包括：码环鉴别器鉴别k时刻接收码和本地复制码之间的码相位差，所述码相位差经线性转换得到伪距误差；利用载波环鉴别器预测k+1时刻的载波频率，k+1时刻的载波频率与k时刻的载波频率差值经线性变化得到伪距率误差。4.根据权利要求1所述的MEMS
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INS辅助GNSS矢量环路跟踪方法，其特征在于，所述利用容积卡尔曼滤波算法进行微型惯性导航系统与全球导航卫星系统的组合导航，结合当前时刻粗略位置、速度信息得到卫星导航接收机的当前时刻精确位置、速度信息，包括：通过球面径向准则设置容积点，定义组合导航状态量，包括姿态误差、速度误差、位置误差、陀螺零偏常值漂移、加速度计随机常值漂移、MEMS
‑
INS和GNSS的杆臂位置误差、时间不同步误差，CKF滤波器状态初值设为零矩阵；计算一步预测状态值的均值及方差；分解一步预测状态值的方差，重新更新容积点；计算一步预测量测值的均值；预测量测值的方差，以及状态值和一步预测量测值的协方差；计算容积卡尔曼增益、目标状态的后验均值及后验方差；其中，目标状态的后验均值基于当前时刻粗略位置、速度信息计算得到。5.根据权利要求1所述的MEMS

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫，牟明会，胡媛，谢宗轩，王胜正，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：