一种GPS滞后时间的自适应检测方法技术

本发明专利技术公开了一种GPS滞后时间的自适应检测方法，该方法基于航位推算系统中惯性测量单元的测量实时性与短时高精度，在一定的检测条件下，利用GPS测量的航向信息、速度信息与航位推算系统中陀螺仪测量的航向角速度、里程仪测量的速度信息，构造GPS、DR两测量系统的航向差、速度检测序列，能够有效、自适应地检测出GPS的滞后时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种GPS滞后时间的自适应检测方法，可有效、自适应地实现GPS滞后特性检测，属于导航

技术介绍
GPS可以在全球范围内，全天候、实时地为各种用户提供运载体的绝对位置、速度、 航向和时间信息，因其高精度定位得到了广泛的应用。但是，由于GPS解算延迟、OEM板固有延迟及数据解码传输等原因，GPS测量系统存在随机延迟的现象，在运载体转弯时由于滞后特性造成的不良影响尤为突出，而目前还没有一种有效的自适应检测GPS滞后特性的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决GPS存在输出延迟的问题，提出一种GPS滞后特性自适应检测的方法。该方法基于DR的测量实时性和短时高精度，以航向差和速度为检测量，能够自适应地检测出GPS的滞后时间。本专利技术的一种GPS滞后时间的自适应检测方法，包括以下几个步骤步骤一分别采集同一运载体的GPS测量系统和DR测量系统的测量信号，其中， GPS测量信息包括位置、航向和速度，DR测量系统包括里程仪脉冲数和陀螺角速度；步骤二 设定GPS航向差序列检测窗口宽度及检测判别阈值，基于GPS测量航向信息和陀螺仪测量角速度信息，分别构造GPS、DR系统的航向差检测序列，在检测条件下，进行GPS滞后时间自适应检测；步骤三设定GPS速度序列检测窗口宽度及检测判别阈值，基于GPS测量速度信息和里程仪速度信息，分别构造GPS、DR系统的速度检测序列，在检测条件下，进行GPS滞后时间自适应检测；步骤四设定航向差检测序列窗口与速度检测序列窗口内公共历元的重合度阈值 C，若航向差检测序列窗口和速度检测序列窗口内公共历元的个数大于重合度阈值C，则根据测量元件精度，设定航向差序列检测可信因子及速度序列检测可信因子，进而确定GPS 滞后时间；若航向差检测序列窗口和速度检测序列窗口内公共历元的个数小于重合度阈值 C，则根据各自检测结果确定GPS滞后时间；步骤五判断检测的GPS滞后时间是否小于零，若检测的GPS滞后时间小于零，则说明DR测量系统出现故障；若检测的GPS滞后时间大于零，则继续进行步骤二。通过上述方法，基于惯性器件的实时输出性和短期高精度，构造GPS、DR双系统航向差检测序列和速度检测序列，能够自适应、有效地检测GPS滞后时间。本专利技术的优点在于(1)本专利技术利用陀螺仪、里程仪的实时输出性和短期高精度，实现对GPS的滞后特性进行自适应检测；(2)能够准确地确定GPS滞后时间，为GPS和其他导航系统的的数据同步提供了准确的基础；(3)本专利技术实现简单，计算量小，结果可靠。 附图说明图1是本专利技术的方法流程图加为实施例一中，175 20 时间段内，根据GPS测量系统、DR测量系统原始输出信息构造的航向差序列的实验结果对比图2b为实施例一中，175 20 时间段内，根据本专利技术中航向差检测方法确定的滞后时间，GPS测量系统、DR测量系统进行数据对准后的航向信息构造的航向差序列的实验结果对比图2c为实施例一中，95 12 时间段内，根据GPS测量系统、DR测量系统原始输出信息构造的航向差序列的实验结果对比图2d为实施例一中，95 12 时间段内，根据本专利技术中航向差检测方法确定的滞后时间，GPS测量系统、DR测量系统进行数据对准后的航向信息构造的航向差序列的实验结果对比图3a为实施例一中，115 13 时间段内，根据GPS测量系统、DR测量系统原始输出信息构造的速度序列的实验结果对比图北为实施例一中，115 13 时间段内，根据本专利技术中速度检测方法确定的滞后时间，GPS测量系统、DR测量系统进行数据对准后的输出信息构造的速度序列的实验结果对比图3c为实施例一中，195 21 时间段内，根据GPS测量系统、DR测量系统原始输出信息构造的速度序列的实验结果对比图3d为实施例一中，195 21 时间段内，根据本专利技术中速度检测方法确定的滞后时间，GPS测量系统、DR测量系统进行数据对准后的输出信息构造的速度序列的实验结果对比图如为实施例二中，20 40s时间段内，根据GPS测量系统、DR测量系统原始输出信息构造的航向差序列的实验结果对比图4b为实施例一中，20 40s时间段内，根据本专利技术中航向差检测方法确定的滞后时间，GPS测量系统、DR测量系统进行数据对准后的航向信息构造的航向差序列的实验结果对比图fe为实施例二中，70 90s时间段内，根据GPS测量系统、DR测量系统原始输出信息构造的速度序列的实验结果对比图恥为实施例二中，70 90s时间段内，根据本专利技术中速度检测方法确定的滞后时间，GPS测量系统、DR测量系统进行数据对准后的输出信息构造的速度序列的实验结果对比图5c为实施例二中，100 120s时间段内，根据GPS测量系统、DR测量系统原始输出信息构造的速度序列的实验结果对比图5d为实施例二中，100 120s时间段内，根据本专利技术中速度检测方法确定的滞后时间，GPS测量系统、DR测量系统进行数据对准后的输出信息构造的速度序列的实验结果对比图。图6为实施例一中，GPS测量系统测量得到的车辆运行路径；图7为实施例二中，GPS测量系统测量得到的车辆运行路径。具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术是一种GPS滞后时间的自适应检测方法，流程如图1所示，包括以下几个步骤步骤一分别采集同一运载体的GPS测量系统和DR测量系统的测量信号，其中， GPS测量信息包括位置、航向和速度，DR测量系统包括里程仪脉冲数和陀螺角速度；步骤二 设定GPS航向差序列检测窗口宽度及检测判别阈值，基于GPS测量航向信息和陀螺仪测量角速度信息，分别构造GPS、DR系统的航向差检测序列，在一定的检测条件下，进行GPS滞后时间自适应检测，具体包括以下几个步骤；(1)设定航向差序列检测窗口宽度及检测条件；设定滞后检测窗口宽度为M,由于陀螺仪的输出频率通常情况下远高于GPS的输出频率，并且具有短时高精度，因此可以基于陀螺仪的测量信息进行GPS的滞后特性进行检测。当GPS速度大于一定阈值时，GPS测量的航向可信度较高，在航向角准确度较高时检测GPS是否存在滞后比较准确；在车辆转弯时，GPS的航向变化较大，滞后效应比较明显，故可选择在车辆转弯段进行GPS航向滞后检测。利用航向差序列进行GPS滞后特性检测的条件为ν (/') >= νψ _ threshold, i = k—M + \ …，kΣWgyro^)>ψ _ threshold, k = M ,1* M ,3* M,ii=k-M+l其中，vgps (i)为GPS在i时刻测量的速度，i为GPS的数据采集时刻；k为检测窗口边界；v^threshold为设定GPS航向可信的速度阈值；^ra(Z)为i时刻陀螺仪测量的航向角速度；V_threshold为航向存在较大幅度变化的航向阈值，通常可取为25° 35° ；(2)判断航向角、航向角速度是否符合上述检测条件，如果符合，构造GPS测量系统航向差序列和DR测量系统航向差序列，如果不符合，则继续等待下一检测窗口内的GPS、 DR的测量数据。GPS测量系统航向差序列Δ urgps_sequence为\ gps —sequence = gps(Ji —Μ + gp 人k —M + 2),…，Κψgps(k)Yk = M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海，苌永娜，张晓鸥，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：