一种GNSS/INS组合导航方法、设备及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种GNSS/INS组合导航方法、设备及存储介质，涉及卫星导航技术领域，其中方法包括：获取GNSS观测数据，基于惯导递推数据对GNSS观测数据进行质量筛选，其质量筛选包括剔除粗差和修复周跳；判断当前时间段的观测条件是否达标，若达标则将导航模式切换为松组合模式，在松组合模式下根据质量筛选后的观测数据与惯导递推数据间的误差估计量对惯导进行修正；否则，将导航模式切换为紧组合模式，结合惯导递推数据辅助模糊度固定并获得固定的相位观测值，根据固定的相位观测值与惯导推测数据间的误差估计量进行惯导修正。本发明专利技术可实现松紧组合模式正确有效切换，克服单独模式运行所存在的缺点，达到在任何观测环境下都可维持导航系统精度的效果。持导航系统精度的效果。持导航系统精度的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种GNSS/INS组合导航方法、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及卫星导航
，尤其涉及一种GNSS/INS组合导航方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]GNSS/INS组合导航有三种组合方式：松组合、紧组合和超紧组合；三种组合各有特点：松组合属于结果层面的融合，在松组合系统中，GNSS和惯导互不干饶，能有效隔绝单系统工作异常对整个系统的影响，系统稳定较好，不容易崩溃或发散；在紧组合系统中，利用惯导递推得到的高精度位置信息提高观测模型强度，即使是在观测条件差时，也能辅助模糊度固定，得到更高精度的固定解。超紧组合则是利用惯导递推结果在硬件层面上辅助GNSS信号捕获与跟踪，属于硬件层面的组合。
[0003]松、紧组合各有优缺点，松组合子系统之间互不干扰，工作稳定，计算复杂度小，但是在恶劣的观测环境下，GNSS可能会出现模糊度固定错误甚至无法固定的情况，导致无法控制惯导误差累积，系统状态发散；紧组合在恶劣的观测环境下，能通过高精度的位置递推信息辅助模糊度固定，或者无法固定时，利用可用的相位观测值和伪距观测值限制惯导误差增长，从而维持系统精度，但是紧组合计算复杂度高，子系统间干涉程度高，当用与实际精度不符的位置递推信息来辅助模糊度固定时，反而会导致模糊度估计偏离，并将错误的模糊度一直传递下去。在观测条件持续良好或者短暂恶劣时，两种组合模式精度基本相当，没有必要使用更消耗计算资源的紧组合，而在观测条件不佳时，有必要启用紧组合维持系统精度。但现有的导航系统只能固定任一组合方式运行，无法解决上述所提及到的缺点。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种GNSS/INS组合导航方法，将松紧组合应用到同一个系统中，充分利用松紧组合的优势克服上述缺点，维持系统精度。
[0005]本专利技术的目的之二在于提供一种电子设备。
[0006]本专利技术的目的之三在于提供一种存储介质。
[0007]本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：
[0008]一种GNSS/INS组合导航方法，包括：
[0009]获取GNSS观测数据，基于惯导递推数据对所述GNSS观测数据进行质量筛选，其质量筛选包括剔除粗差和修复周跳；
[0010]判断当前时间段的观测条件是否达标，若达标则将导航模式切换为松组合模式，在松组合模式下根据质量筛选后的观测数据与惯导递推数据间的误差估计量对惯导进行修正；否则，将导航模式切换为紧组合模式，结合惯导递推数据辅助模糊度固定并获得固定的相位观测值，根据固定的相位观测值与惯导推测数据间的误差估计量进行惯导修正。
[0011]进一步地，所述惯导递推数据的获取方法为：
[0012]获取INS惯性导航系统输出当前时刻的惯导数据，并通过机械编排递推出当前导航坐标系中下一时刻的惯导递推数据，所述惯导递推数据包括惯导递推位置、速度和姿态信息。
[0013]进一步地，所述质量筛选的方法为：
[0014]对所述GNSS观测数据进行粗差探测，利用所述惯导递推数据计算出观测值的粗差；
[0015]判断观测值的粗差是否超过阈值，若超过则对该观测值进行剔除，并对完成粗差探测且未被剔除的观测值进行周跳探测并恢复周跳。
[0016]进一步地，判断当前时间段的观测条件是否达标的方法为：
[0017]将错判为观测条件已达标的第一风险值，以及错判为观测条件未达标的第二风险值进行比对，若第一风险值小于第二风险值，则判定当前时间段的观测条件为达标状态。
[0018]进一步地，所述第一风险值和第二风险值的计算方法为：
[0019]所述第一风险值R1＝λ
12
·
(3
‑
P1(ns)
‑
P2(rateOut)
‑
P3(rateCS))；
[0020]所述第二风险值R2＝λ
21
·
(P1(ns)+P2(rateOut)+P3(rateCS))；
[0021]其中，λ
12
为将未达标的观测条件错判为已达标的观测条件的错判风险系数；
[0022]λ
21
为将达标的观测条件错判为未达标的观测条件的错判风险系数；
[0023]P1(ns)为可用卫星数为ns时，观测条件达标的概率；
[0024]P2(rateOut)为粗差占比为rateOut时，观测条件达标的概率；
[0025]P3(rateCS)为周跳占比为rateCS时，观测条件达标的概率。
[0026]进一步地，在所述松组合模式下对惯导进行修正的方法为：
[0027]将质量筛选后的观测数据输入GNSS估计器以获得位置以及速度的估计量，并将其作为量测值输入松组合估计器；
[0028]将惯导递推数据的位置、速度、姿态信息作为估计值输入至松组合估计器；
[0029]根据松组合估计器所输出的误差估计量对惯导进行误差补偿。
[0030]进一步地，在所述紧组合模式下固定模糊度的方法为：
[0031]使用惯导递推位置作为量测值，并结合伪距观测值、相位观测值加入量测方程以计算出模糊度的浮点解；
[0032]对模糊度进行降相关操作后按照其方差由大到小的顺序进行排序，并对模糊度进行搜索和ratio检验，若通过ratio检验则视为模糊度固定成功，用固定为整数的模糊度来构建观测值，将固定的相位观测值加入紧组合估计器，紧组合估计器输出惯导误差估计，反馈到惯导系统进行误差补偿；若未通过ratio检验则剔除方差最大的卫星并重新进行模糊度搜索和ratio检验，直至卫星数量少于预设值或通过ratio检验为止。
[0033]进一步地，若模糊度固定过程中一直未通过ratio检验，则将浮点相位观测值和伪距观测值一同输入紧组合估计器，紧组合估计器输出惯导误差估计，反馈到惯导系统进行误差补偿。
[0034]本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：
[0035]一种电子设备，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的GNSS/INS组合导航方法。
[0036]本专利技术的目的之三采用如下技术方案实现：
[0037]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述的GNSS/INS组合导航方法。
[0038]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0039]本专利技术将松组合和紧组合应用在同一导航系统中，结合单历元数据质量判断和区间综合判断，保证导航系统模式正确有效地切换，在观测条件良好时切换至松组合模式，在观测条件相对较差时切换至紧组合模式，充分利用松紧组合的优势，克服单独模式运行所存在的缺点，在任何观测环境下都可维持导航系统精度。
附图说明
[0040]图1为本专利技术GNSS/INS组合导航方法的流程示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GNSS/INS组合导航方法，其特征在于，包括：获取GNSS观测数据，基于惯导递推数据对所述GNSS观测数据进行质量筛选，其质量筛选包括剔除粗差和修复周跳；判断当前时间段的观测条件是否达标，若达标则将导航模式切换为松组合模式，在松组合模式下根据质量筛选后的观测数据与惯导递推数据间的误差估计量对惯导进行修正；否则，将导航模式切换为紧组合模式，结合惯导递推数据辅助模糊度固定并获得固定的相位观测值，根据固定的相位观测值与惯导推测数据间的误差估计量进行惯导修正。2.根据权利要求1所述的GNSS/INS组合导航方法，其特征在于，所述惯导递推数据的获取方法为：获取INS惯性导航系统输出当前时刻的惯导数据，并通过机械编排递推出当前导航坐标系中下一时刻的惯导递推数据，所述惯导递推数据包括惯导递推位置、速度和姿态信息。3.根据权利要求1所述的GNSS/INS组合导航方法，其特征在于，所述质量筛选的方法为：对所述GNSS观测数据进行粗差探测，利用所述惯导递推数据计算出观测值的粗差；判断观测值的粗差是否超过阈值，若超过则对该观测值进行剔除，并对完成粗差探测且未被剔除的观测值进行周跳探测并恢复周跳。4.根据权利要求1所述的GNSS/INS组合导航方法，其特征在于，判断当前时间段的观测条件是否达标的方法为：将错判为观测条件已达标的第一风险值，以及错判为观测条件未达标的第二风险值进行比对，若第一风险值小于第二风险值，则判定当前时间段的观测条件为达标状态。5.根据权利要求4所述的GNSS/INS组合导航方法，其特征在于，所述第一风险值和所述第二风险值的计算方法为：所述第一风险值R1＝λ
12
·
(3
‑
P1(ns)
‑
P2(rateOut)
‑
P3(rateCS))；所述第二风险值R2＝λ
21
·
(P1(ns)+P2(rateOut)+P3(rateCS))；其中，λ
12
为将未达标的观测条件错判为已达标的观测条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立扬，王江林，张德先，肖浩威，文述生，闫少霞，李宁，
申请(专利权)人：广州南方卫星导航仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：