基于置信度分析的高精度惯导信息融合方法技术

本发明专利技术的目的在于提供基于置信度分析的高精度惯导信息融合方法，包括如下步骤：设计纯惯导系统和高精度惯导的系统的综合误差状态，构造综合误差状态方差；建立观测方程，搭建离散卡尔曼滤波的方程；将纯惯导系统与每一套高精度系统分别进行卡尔曼滤波；计算各系统的置信指标，从而通过置信指标计算归一化置信指标，实现多到高精度系统的加权信息分配。本发明专利技术针对多套高精度惯导系统之间缺少信息融合和有效协同定位的问题，借助纯惯导系统建立综合误差状态和状态方程并进行卡尔曼滤波，根据综合速度误差状态的二阶中心距计算各高精度系统的置信指标和归一化置信指标，从而实现基于置信度分析的高精度惯导信息融合，提高了系统的导航精度和可靠性。统的导航精度和可靠性。统的导航精度和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
基于置信度分析的高精度惯导信息融合方法


[0001]本专利技术涉及的是一种惯导处理方法，具体地说是高精度惯导处理方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着航海导航需求不断提高，许多导航手段广泛应用于实践，例如：天文导航、惯性导航、地形辅助导航、卫星导航等。惯性导航与其它导航手段相比，可以完全自主导航。它不需要与外界环境发生信息交换，便可输出载体的姿态、速度和位置信息，因而具有非常强大的自主性和抗干扰能力。
[0003]在大型船舶、飞机等安全性要求极高的场合，往往会冗余配置两套甚至多套高精度惯性导航系统，以提高精度和可靠性为目的，利用冗余的信息对系统各部分进行故障检测与隔离，以保证载体安全航行。
[0004]但常规的冗余配置往往工作方式采用主从备份式，仅利用了其中一个惯导的导航信息，造成资源浪费。因此如何对高精度惯导系统性能进行在线评估，实现信息融合，从而充分利用高精度惯导的导航信息，提高导航精度和可靠性成为了需要解决的问题。
[0005]但是在已发表的文章中，如在《中国惯性技术学报》21年8月第29卷第4期中，董毅，王鼎杰等人的一篇《载波相位时间差分辅助的SINS/GNSS紧组合导航方法》中，作者提出了一种基于载波相位时间差分的改进惯性/卫星紧组合导航方法，直接利用高精度的载波相位时间差分观测信息改善惯性导航误差的在线补偿精度。但该方法需要获取外部参考位置信息。在许琪华，刘兵等人所著专利《一种多惯导设备导航信息择优方法》中，作者通过对各个惯导设备的关键监测信息进行有效性评估和自检信息判断，在有效的惯导设备的个数超过一个时，选择精度相对更高或默认设置的惯导设备的导航信息对外输出。但该方法只能对惯导设备进行评估选择，无法实现多惯导系统的信息融合。因此，研究一种在不需要与外界环境发生信息交换的前提下，实现多套高精度惯导系统加权信息融合的方法，具有创新性和实际工程价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供能实现基于置信度分析的高精度惯导信息融合，提高系统导航精度和可靠性的基于置信度分析的高精度惯导信息融合方法。
[0007]本专利技术的目的是这样实现的：
[0008]本专利技术基于置信度分析的高精度惯导信息融合方法，其特征是：
[0009](1)设计纯惯导系统和高精度惯导的系统的综合误差状态，构造综合误差状态方差；
[0010](2)以纯惯导系统和高精度惯导系统的东向和北向位置差作为观测量，建立观测方程，并搭建离散卡尔曼滤波的方程；
[0011](3)将纯惯导系统与每一套高精度系统分别进行卡尔曼滤波；
[0012](4)根据每一套高精度系统对应的综合速度误差状态估计的二阶中心矩，计算各
系统的置信指标，从而通过置信指标计算归一化置信指标，实现多到高精度系统的加权信息分配，信息加权分配得到的位置输出为：
[0013][0014][0015]其中,Q
i
为第i套高精度系统的归一化置信指标,L
i
为第i套高精度系统的东向速度输出，λ
i
为第i套高精度系统的北向速度输出，为信息加权分配得到的东向速度输出，为信息加权分配得到的北向速度输出。
[0016]本专利技术还可以包括：
[0017]1、步骤(1)中综合误差状态与状态方程如下：
[0018][0019]其中综合误差状态具体为：
[0020]δL
12
：纯惯导、高精度惯导系统输出纬度误差之差；
[0021]δλ
12
：纯惯导、高精度惯导系统输出经度误差之差；
[0022]纯惯导、高精度惯导系统输出速度误差之差；
[0023]纯惯导、高精度惯导系统输出姿态误差之差；
[0024]纯惯导、高精度惯导系统的纬度误差引起的地球自转角速度误差；
[0025]纯惯导、高精度惯导系统的纬度误差和速度误差引起的转移角速度误差；
[0026]纯惯导系统陀螺误差；
[0027]高精度惯导系统陀螺误差；
[0028]纯惯导系统加速度计误差；
[0029]高精度惯导系统加速度计误差；
[0030]纯惯导系统陀螺噪声；
[0031]高精度惯导系统陀螺噪声；
[0032]纯惯导系统加速度计噪声；
[0033]高精度惯导系统加速度计噪声。
[0034]2、步骤(4)所述的置信指标为P1、P2…
P
i
…
P
n
，其具体为：
[0035][0036]其中，i表示第i套高精度系统，n表示高精度系统总数，其中i≤n，表示第i套高精度系统的综合速度误差状态估计，D[]表示二阶中心矩计算，P
i
为第i套高精度系统的置信指标。
[0037]3、步骤(4)所述的归一化置信指标Q1、Q2…
Q
i
…
Q
n
具体为：
[0038][0039]且满足：
[0040][0041]其中，i表示第i套高精度系统，n表示高精度系统总数，其中i≤n，P
i
为第i套高精度系统的置信指标，Q
i
为第i套高精度系统的归一化置信指标。
[0042]本专利技术的优势在于：本专利技术针对多套高精度惯导系统之间缺少信息融合和有效协同定位的问题，借助纯惯导系统建立综合误差状态和状态方程并进行卡尔曼滤波，根据综合速度误差状态的二阶中心距计算各高精度系统的置信指标和归一化置信指标，从而实现基于置信度分析的高精度惯导信息融合，提高了系统的导航精度和可靠性。
附图说明
[0043]图1为本专利技术的流程框图；
[0044]图2为基于置信度分析的高精度惯导信息融合前后系统位置误差对比。
具体实施方式
[0045]下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：
[0046]结合图1
‑
2，本专利技术基于置信度分析的高精度惯导信息融合方法包括如下步骤：
[0047]步骤一：设计纯惯导系统和高精度惯导的系统的综合误差状态，构造综合误差状态方差。综合误差状态与状态方程如下：
[0048][0049][0050]其中综合误差状态具体为：
[0051]δL
12
：纯惯导、高精度惯导系统输出纬度误差之差；
[0052]δλ
12
：纯惯导、高精度惯导系统输出经度误差之差；
[0053]纯惯导、高精度惯导系统输出速度误差之差；
[0054]纯惯导、高精度惯导系统输出姿态误差之差；
[0055]纯惯导、高精度惯导系统的纬度误差引起的地球自转角速度误差；
[0056]纯惯导、高精度惯导系统的纬度误差和速度误差引起的转移角速度误差；
[0057]纯惯导系统陀螺误差；
[0058]高精度惯导系统陀螺误差；
[0059]纯惯导系统加速度计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于置信度分析的高精度惯导信息融合方法，其特征是：(1)设计纯惯导系统和高精度惯导的系统的综合误差状态，构造综合误差状态方差；(2)以纯惯导系统和高精度惯导系统的东向和北向位置差作为观测量，建立观测方程，并搭建离散卡尔曼滤波的方程；(3)将纯惯导系统与每一套高精度系统分别进行卡尔曼滤波；(4)根据每一套高精度系统对应的综合速度误差状态估计的二阶中心矩，计算各系统的置信指标，从而通过置信指标计算归一化置信指标，实现多到高精度系统的加权信息分配，信息加权分配得到的位置输出为：配，信息加权分配得到的位置输出为：其中,Q
i
为第i套高精度系统的归一化置信指标,L
i
为第i套高精度系统的东向速度输出，λ
i
为第i套高精度系统的北向速度输出，为信息加权分配得到的东向速度输出，为信息加权分配得到的北向速度输出。2.根据权利要求1所述的基于置信度分析的高精度惯导信息融合方法，其特征是：步骤(1)中综合误差状态与状态方程如下：(1)中综合误差状态与状态方程如下：其中综合误差状态具体为：δL
12
：纯惯导、高精度惯导系统输出纬度误差之差；δλ
12
：纯惯导、高精度惯导系统输出经度误差之差；纯惯导、高精度惯导系统输出速度误差之差；纯惯导、高精度惯导系统输出姿...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉新，邱天，奔粤阳，李倩，吴磊，周广涛，侯靓，王坤，张睿，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：