[发明专利]一种车载导航方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及数据处理，特别是涉及车载导航系统的完好性增强方法及装置。

背景技术

随着技术及其应用的推广，卫星导航系统已经成为车载电子装备中核心部件之一。导航系统的完好性同时也成为车载应用所需保障的关键问题。完好性是一种概率，其指在特定时期、系统覆盖区域内的任一点，位置误差不超出报警门限(Alarm Limit)，不用给用户在报警时限(Time To Alarm)内发出报警信息的概率。

导航系统除了要提供精度与可用性外，还必须具有在该系统不能使用时及时向用户发出告警的能力，即系统的完好性。完好性问题对于航空来说是关系重大的，因为在高速航行过程中如果不能及时的检测并排除故障卫星的话，飞机就很可能会偏离航路。随着车载系统对安全性能要求的日益提高，车载导航系统也呈现多信息化、智能化、集成化的发展趋势。精确性与安全可靠性成为车载导航系统的重要特点。而精确定位定姿、故障检测隔离，已成为车载导航领域的重要发展方向。

在现有技术中，GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)虽然具有传统陆基无线电导航系统无法比拟的全球覆盖、高精度等性能，但是其精度、完好性、连续性及可用性四个方面都没有满足车载导航领域的要求。从完好性方面看，GNSS系统本身能进行一定程度的完好性监测，但告警时间太长，通常需几个小时。从连续性和可用性方面看，GPS(全球定位系统，Global Positioning System)虽然能保证所有地区能有4颗以上可视卫星，但卫星几何结构仍然存在较差情况，如果加上完好性要求，其可用性会更差。

其中，将GNSS应用于飞行器导航上，其完好性保证能力是用户最为关注的性能需求，目前国内外出现了一些增强车载GNSS导航完好性的研究，但是一方面基于GPS，不能满足我国的北斗导航卫星系统，另一方面一般受到观测卫星数目的限制以及需要大量的地面监测站支持，造价较高，结构复杂。

发明内容

本发明的一个目的是要提高车载导航系统的完好性和精度。

本发明一个进一步的目的是要使得GNSS可为飞行器提供高可靠、高准确度的导航定位服务。

本发明提供了一种车载导航方法，用于设置有全球导航卫星系统GNSS、惯性导航系统INS、无线电导航系统和守时设备的组合导航系统，该方法包括：使用INS系统的辅助信息对GNSS系统的GNSS信号进行修复，得到修正的导航信息；将修正的导航信息、无线电导航系统输出的无线电导航信息、守时设备输出的时钟信号作为预设的联邦滤波系统的输入，其中联邦滤波系统包括主滤波器和两个子滤波器，并且修正的GNSS导航信息分别作为主滤波器和两个子滤波器的一个输入量，以作为联邦滤波系统的公共参考，无线电导航信息作为一个子滤波器的另一个输入量，守时设备的时钟信号作为另一个子滤波器的另一个输入量；利用两个子滤波器对各自的输入量进行滤波，得到局部估计值和误差协方差阵；将两个子滤波器的局部估计值和误差协方差阵分别输入主滤波器；以及利用主滤波器对两个子滤波器的局部估计值进行最优融合，得到全局最优估计值，以利用全局最优估计值对修正的GNSS导航信息进一步校正。

可选地，利用主滤波器对两个子滤波器的局部估计值进行最优融合还得到最优估计方差阵；并且在进行最优融合的步骤之后还包括：将全局最优估计值和最优估计方差阵作为反馈，对主滤波器和两个子滤波器进行重置。

可选地，对主滤波器和两个子滤波器进行重置的步骤包括：为提供给主滤波器和两个子滤波器的反馈分别设置信息分配系数，并且信息分配系数满足信息守恒原则。

可选地，使用INS导航系统的辅助信息对GNSS导航系统的GNSS信号进行修复的步骤包括：使用INS导航系统辅助GNSS导航系统捕获及跟踪GNSS信号。

可选地，使用INS导航系统的辅助信息对GNSS导航系统的GNSS信号进行修复的步骤包括：测量GNSS信号的载波相位的差分序列；利用差分序列的数据特征探测GNSS信号是否出现周跳，利用INS导航系统的辅助信息对周跳进行修复。

可选地，上述方法还包括：利用GNSS导航系统的累计输出、辅助信息以及无线电导航信息计算车载导航系统的量测信息；利用对车载导航系统的完好性进行评估。

可选地，两个子滤波器分别使用卡尔曼滤波。