【技术实现步骤摘要】
本申请涉及组合导航，具体而言，涉及一种完好性保护水平计算方法及相关设备。
技术介绍
1、随着科学技术的不断发展，自动驾驶技术在各大行业的应用越发广泛，而对自动驾驶技术来说，高精度导航定位技术属于不可或缺的重要组成部分，其中gnss（globalnavigation satellite system，全球卫星导航定位系统）导航系统和ins（inertialnavigation system，惯性导航系统）导航系统具备良好的互补性，属于应用最广泛的一种组合导航定位技术，能够为用户提供连续可靠的定位信息。
2、在gnss/ins组合导航系统的实际使用过程中，通常需要gnss/ins组合导航系统在输出导航定位结果的同时，输出与导航定位结果匹配的完好性保护水平（protectionlevel，pl），以通过输出的完好性保护水平量化反映输出的导航定位结果的可靠程度，其中当完好性保护水平超过预设的告警门限（alert limit, al），对应组合导航系统将会发出告警信息来提醒用户当前导航定位结果不可用。而对完好性保护水平来说，理论上其应该真实反映导航系统定位误差（position error，pe），但因算法本身无法计算出真实定位误差大小，因此通常会出现定位误差大于告警门限但输出的完好性保护水平小于告警门限的现象，出现完好性风险（integrity risk，ir），极易在自动驾驶过程中发生风险。因此，如何提供一种可有效表征导航定位误差的完好性保护水平计算方案，便是当今组合导航
中的一项亟需解决的重要问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请的目的在于提供一种完好性保护水平计算方法及装置、gnss/ins组合导航系统和可读存储介质，能够利用组合导航卡尔曼滤波原理估计出可表征导航定位误差变化状况的系统误差状态向量，并结合组合导航系统的实际移动状态和实际运行状态进行保护水平快速计算，确保最终输出的完好性保护水平尽可能地反映真实导航定位误差，提高保护水平的数据可靠性和计算效率，同时确保本申请提供的保护水平计算方案能够适用于部署方式不同的gnss/ins组合导航系统。
2、为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
3、第一方面，本申请提供一种完好性保护水平计算方法，应用于gnss/ins组合导航系统，所述方法包括：
4、获取所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的实际导航参数，并将所述实际导航参数输入到卡尔曼滤波器中进行系统误差状态估计，得到所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的目标系统误差状态估计向量；
5、根据所述实际导航参数，检测所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的载体移动状态及系统运行状态；
6、调用与所述载体移动状态及所述系统运行状态适配的保护水平计算策略，基于所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的前一时刻的历史完好性保护水平和所述目标系统误差状态估计向量包括的系统位置误差估值进行保护水平计算，得到所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的期望完好性保护水平。
7、在可选的实施方式中，所述将所述实际导航参数输入到卡尔曼滤波器中进行系统误差状态估计，得到所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的目标系统误差状态估计向量的步骤，包括：
8、调用所述卡尔曼滤波器根据所述实际导航参数，计算所述gnss/ins组合导航系统从所述前一时刻到当前时刻的状态转移矩阵和系统噪声驱动矩阵，以及所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的观测矩阵、观测噪声向量和观测噪声协方差矩阵；
9、根据所述状态转移矩阵、所述系统噪声驱动矩阵、所述观测矩阵、所述观测噪声向量、所述gnss/ins组合导航系统在所述前一时刻的历史系统误差状态向量和历史系统噪声向量，计算所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的目标观测向量；
10、根据所述gnss/ins组合导航系统在所述前一时刻的历史系统误差状态估计向量、历史系统误差状态协方差矩阵和历史系统噪声协方差矩阵，基于所述状态转移矩阵和所述系统噪声驱动矩阵进行卡尔曼滤波预测，得到所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的系统误差状态预测向量和预测系统误差状态协方差矩阵；
11、根据所述目标观测向量、所述观测矩阵和所述观测噪声协方差矩阵，对所述系统误差状态预测向量和预测系统误差状态协方差矩阵进行卡尔曼滤波观测更新处理，得到所述目标系统误差状态估计向量。
12、在可选的实施方式中，所述目标观测向量的计算过程采用如下式子进行表示：
13、；
14、其中，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的目标系统误差状态向量，用于表示所述gnss/ins组合导航系统从所述前一时刻到当前时刻的状态转移矩阵，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的前一时刻的历史系统误差状态向量，用于表示所述gnss/ins组合导航系统从所述前一时刻到当前时刻的系统噪声驱动矩阵，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的前一时刻的历史系统噪声向量，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的观测矩阵，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的观测噪声向量，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的目标观测向量。
15、在可选的实施方式中，所述系统误差状态预测向量和所述预测系统误差状态协方差矩阵的计算过程采用如下式子进行表示：
16、；
17、其中，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的系统误差状态预测向量，用于表示所述gnss/ins组合导航系统从所述前一时刻到当前时刻的状态转移矩阵，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的前一时刻的历史系统误差状态估计向量，用于表示所述gnss/ins组合导航系统从所述前一时刻到当前时刻的系统噪声驱动矩阵，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的前一时刻的历史系统误差状态协方差矩阵，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的前一时刻的历史系统噪声协方差矩阵，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的预测系统误差状态协方差矩阵。
18、在可选的实施方式中，所述卡尔曼滤波观测更新处理的计算过程采用如下式子进行表示：
19、；
20、其中，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的滤波增益矩阵，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的预测系统误差状态协方差矩阵，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的观测矩阵，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的观测噪声协方差矩阵，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的系统误差状态预测向量，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的目标观测向量，用于表示所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的目标系统误差状态估计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种完好性保护水平计算方法，其特征在于，应用于GNSS/INS组合导航系统，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述实际导航参数输入到卡尔曼滤波器中进行系统误差状态估计，得到所述GNSS/INS组合导航系统在当前时刻的目标系统误差状态估计向量的步骤，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标观测向量的计算过程采用如下式子进行表示：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述系统误差状态预测向量和所述预测系统误差状态协方差矩阵的计算过程采用如下式子进行表示：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波观测更新处理的计算过程采用如下式子进行表示：
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述调用与所述载体移动状态及所述系统运行状态适配的保护水平计算策略，基于所述GNSS/INS组合导航系统在当前时刻的前一时刻的历史完好性保护水平和所述目标系统误差状态估计向量包括的系统位置误差估值进行保护水平计算，得到所述GNSS/INS组合导航系统在当前时刻的
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述历史完好性保护水平、所述位置观测误差和所述系统位置误差估值进行数据分析，得到所述期望完好性保护水平的步骤，包括：
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述位置误差发散变量、所述历史完好性保护水平和所述系统位置误差估值计算所述期望完好性保护水平的步骤，包括：
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调用与所述载体移动状态及所述系统运行状态适配的保护水平计算策略，基于所述GNSS/INS组合导航系统在当前时刻的前一时刻的历史完好性保护水平和所述目标系统误差状态估计向量包括的系统位置误差估值进行保护水平计算，得到所述GNSS/INS组合导航系统在当前时刻的期望完好性保护水平的步骤，还包括：
10.一种完好性保护水平计算装置，其特征在于，应用于GNSS/INS组合导航系统，所述装置包括：
...【技术特征摘要】
1.一种完好性保护水平计算方法，其特征在于，应用于gnss/ins组合导航系统，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述实际导航参数输入到卡尔曼滤波器中进行系统误差状态估计，得到所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的目标系统误差状态估计向量的步骤，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标观测向量的计算过程采用如下式子进行表示：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述系统误差状态预测向量和所述预测系统误差状态协方差矩阵的计算过程采用如下式子进行表示：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波观测更新处理的计算过程采用如下式子进行表示：
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述调用与所述载体移动状态及所述系统运行状态适配的保护水平计算策略，基于所述gnss/ins组合导航系统在当前时刻的前一时刻的历史完好性保护水平和所述目标系统误差状态估计向量包括的系统位...
【专利技术属性】
技术研发人员：李姗姗，王鹤然，韩雷晋，张瀚文，
申请(专利权)人：广州导远电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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