使用经滤波的重置来确定平滑导航解决方案的准确度制造技术

本发明专利技术提供了用于使用经滤波的重置来确定平滑导航解决方案的准确度的系统和方法。在某些实施方案中，一种导航系统包括：被配置为检测该系统的运动并生成惯性数据的一个或多个惯性装置；以及被配置为生成辅助装置测量数据的一个或多个辅助装置。此外，该导航系统包括被配置为基于该惯性数据和该辅助装置测量数据生成非平滑导航解决方案的一个或多个处理器，其中该非平滑导航解决方案包括针对状态变量的非平滑导航误差估计。此外，该一个或多个处理器被配置为基于该非平滑导航误差估计来计算该状态变量的平滑导航误差估计。另外，该一个或多个处理器被配置为确定是否基于该平滑导航误差估计和该非平滑导航解决方案来提供平滑滤波器重置。提供平滑滤波器重置。提供平滑滤波器重置。

【技术实现步骤摘要】
使用经滤波的重置来确定平滑导航解决方案的准确度
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求提交于2021年4月30日的名称为“DETERMINING ACCURACY OF SMOOTHED NAVIGATION SOLUTION USING FILTERED RESETS”的美国临时专利申请序列号63/182,549的权益，该文献全文以引用方式并入本文。

技术介绍

[0003]示例性导航系统提供包括物体的位置、速度和姿态数据的导航解决方案，这些物体包括飞行器和其他交通工具。一些导航解决方案基于来自惯性传感器的数据，惯性传感器诸如为测量线速度的加速度计和测量角速度的陀螺仪。来自加速度计和陀螺仪的惯性测量结果因随时间累积的误差偏差而与实际运动有所不同。来自辅助源(辅助装置或传感器)的附加测量结果可与惯性测量结果结合，以限制来自导航解决方案中惯性测量的累积偏差误差。例如，通过GNSS接收器接收的测量结果可限制惯性偏差误差的影响。具体地，导航解决方案可使用卡尔曼滤波器来将惯性测量结果与来自GNSS接收器或其他辅助源的测量结果组合。虽然GNSS测量结果在长时间内是准确的，但GNSS测量结果也可易受噪声的影响。将惯性导航解决方案与GNSS数据组合可利用两个测量源的强度对不同测量源的特有弱点进行补偿。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了用于使用经滤波的重置来确定平滑导航解决方案的准确度的系统和方法。在某些实施方案中，一种导航系统包括被配置为检测系统的运动并生成惯性数据的一个或多个惯性装置。该导航系统还包括被配置为生成辅助装置测量数据的一个或多个辅助装置。此外，该导航系统包括被配置为基于惯性数据和辅助装置测量数据生成非平滑导航解决方案的一个或多个处理器，其中非平滑导航解决方案包括针对状态变量的非平滑导航误差估计。此外，一个或多个处理器被配置为基于非平滑导航误差估计来计算状态变量的平滑导航误差估计。另外，一个或多个处理器被配置为确定是否基于平滑导航误差估计和非平滑导航解决方案来提供平滑滤波器重置。
附图说明
[0005]附图附随本说明书并且仅描绘了与所附权利要求书的范围相关联的一些实施方案。因此，所描述和所描绘的实施方案不应被认为是对范围的限制。附图和说明书以附加的具体性和细节描述了示例性实施方案及其特征，其中：
[0006]图1A至图1C是描绘根据本公开的一个方面的导航系统的示例性实施方案的框图；
[0007]图2A至图2E是描绘根据本公开的一个方面的图1A至图1C所示的导航系统的导航解决方案平滑函数的示例性实施方案的框图；
[0008]图3A至图3E是描绘根据本公开的一个方面的用于计算状态变量的准确度的函数的示例性实施方案的框图；
[0009]图4A至图4C是描绘根据本公开的一个方面的导航系统的另外示例性实施方案的框图；
[0010]图5是描绘根据本公开的一个方面的方法的示例性实施方案的流程图；以及
[0011]图6是描绘根据本公开的一个方面的方法的示例性实施方案的流程图。
[0012]根据惯例，附图未按比例示出各种所述的特征，但附图示出特征以强调特征与示例性实施方案的相关性。
具体实施方式
[0013]以下具体实施方式参考构成本说明书的一部分的附图。附图通过举例说明示出具体的例示性实施方案。然而，应当理解，可使用其他实施方案，并且可进行逻辑、机械和电气改变。
[0014]本公开描述了用于使用经滤波的重置来确定平滑导航解决方案的准确度的系统和方法。具体地，本文所述的系统和方法提供平滑滤波器输出准确度的估计值，提供该估计值作为输出，并且包含用于通过导航滤波器来重置计算的逻辑。
[0015]在一些导航系统的操作期间，导航系统可使用板载惯性传感器来计算导航解决方案。导航系统随后在获取GNSS信号后接收GNSS信号。在获取GNSS信号后，导航解决方案可能具有显著误差。导航系统可在获取GNSS信号后快速重置导航解决方案。有时，GNSS接收器可能直到交通工具移动才获取信号，并且在使用飞行器时，可能直到交通工具处于空中才获取信号。在一些系统中，系统等待，直到卡尔曼滤波器接收GNSS信号。然而，在导航系统提供导航解决方案作为针对GNSS接收器的反馈的系统中，GNSS接收器可能看到导航解决方案中的数据诸如速度、位置等出现显著的阶跃变化。由于GNSS接收器(和其他辅助装置)的高带宽，GNSS接收器内部的回路可能由于导航解决方案中的这些阶跃变化而丢失跟踪。如果GNSS接收器内的回路丢失跟踪，则GNSS接收器提供的数据不再可靠，从而导致导航系统拒绝GNSS信号中的数据。例如，GNSS接收器内部的卫星信号跟踪回路可能在大于约40米的位置突然移动或速度大于约5米/秒至10米/秒的阶跃变化的情况下丢失锁定。在其他实施方案中，基于对反馈回辅助装置的信息中的阶跃变化的不同灵敏度，辅助装置内的回路可能因更大或更小的变化而丢失锁定。
[0016]本文所述的系统和方法的实施方案提供了重置电路，该重置电路缩短了从导航解决方案重置的恢复时间，同时提高了GNSS中断后导航解决方案的准确度。另外，用于使用经滤波的重置来确定平滑导航解决方案的准确度的系统和方法提供关于所产生的平滑变量的准确度的信息。利用该关于准确度的信息，本文所述的系统和方法可基于平滑滤波器输出做出涉及卡尔曼滤波器和导航解决方案的重置的决策。
[0017]图1A至图1C是描绘导航系统100的示例性实施方案的框图。虽然导航系统100中的任何导航系统可在飞行器(包括喷气式飞机、普通飞机、直升机、飞艇和气球)上实施，但它们也可在其他交通工具上板载实施，诸如太空交通工具、火车、海上交通工具(包括船舶和潜艇)、导弹、火箭和其他弹道式和自推进式武器。导航系统100可集成到由地面上、结构中、洞穴中、空中、水上或水中或太空中的个体穿戴的系统中。导航系统100可集成到建筑物、其他结构、洞穴中或以其他方式并针对其他用途集成。图1A至图1C中的每个图举例说明了可能的导航系统100的不同实施方案，其中可能的导航系统100分别标记为100A至100C。
[0018]图1A是描绘导航系统100A的示例性实施方案的框图。导航系统100A包括导航器102、一个或多个惯性装置104、一个或多个辅助装置106(包括不同类型的辅助装置)、卡尔曼滤波器108、加法器110、非平滑导航解决方案112的任选输出、状态变量误差重置加法器114、高通滤波器116、加法器118、平滑导航解决方案120的输出、标准偏差(STDV)误差阈值监测器126、非平滑导航误差估计128、低通滤波器130、平滑STDV导航误差估计132以及非平滑STDV导航误差估计134的任选输出。状态变量误差重置加法器114、高通滤波器116和加法器118可集成为任选的导航解决方案平滑函数122的分量。类似地，导航器102、卡尔曼滤波器108和加法器110可集成为任选的导航解决方案生成函数124的分量。
[0019]在示例性实施方案中，辅助装置106被配置为接收信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导航系统，包括：一个或多个惯性装置(104)，所述一个或多个惯性装置被配置为检测所述系统的运动并生成惯性数据；一个或多个辅助装置(106)，所述一个或多个辅助装置被配置为生成辅助装置测量数据；和一个或多个处理器(404)，所述一个或多个处理器被配置为基于所述惯性数据和所述辅助装置测量数据生成非平滑导航解决方案(112)，其中所述非平滑导航解决方案(112)包括针对状态变量的非平滑导航误差估计(134)；其中所述一个或多个处理器(404)被进一步配置为基于所述非平滑导航误差估计(134)来计算所述状态变量的平滑导航误差估计(132)；并且其中所述一个或多个处理器(404)被进一步配置为确定是否基于所述平滑导航误差估计和所述非平滑导航解决方案来提供平滑滤波器重置。2.根据权利要求1所述的导航系统，其中所述一个或多个处理器(404)被进一步配置为：基于所述非平滑导航误差估计和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：