[发明专利]一种高精度车载组合高程测量方法

说明书

本发明涉及一种高精度车载组合高程测量方法，其技术特点包括：建立惯导里程计组合系统状态方程；建立惯性/高程计子滤波器量测方程；建立惯性/里程子滤波器量测方程；使用联邦卡尔曼滤波器进行解算，得到高精度车载组合高程测量结果。本发明综合利用惯性解算信息、里程信息和气压高程信息，通过组合导航算法实现了三种高程信息的有效融合，有效地规避了高程发散现象，解决由于短时气压异常引起的高程剧烈无规则波动，同时对长时间行车过程中的高程变化规律进行有效估计，提高长航时长距离高落差情况下的高程定位精度。

技术领域

本发明属于车载组合导航技术领域，是一种高精度车载组合高程测量方法。

背景技术

陆用车辆组合导航系统一般由惯性测量单元、里程计和高程计组成。惯性测量单元通过陀螺仪和加速度计敏感载体角增量和速度增量以进行惯性解算。里程计测量车辆行驶的位移增量，通过航位推算方法计算得载车水平定位信息。高程计通过气压测量原理，对安装环境的大气压力进行精确测量，通过“气压—高程”换算关系推算出由于气压变化引起的高程变化，从而对高程输出进行实时修正。

传统的高程测量方法受气压高程测量方式所限，高程测量精度受温度、湿度及短时局部气象变化影响较大，容易产生短时测量值突跳及长时间高程变化与实际高程缓慢成比例发散的问题。

发明内容

本发明的目地在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、测量精度高且性能稳定的高精度车载组合高程测量方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种高精度车载组合高程测量方法，包括以下步骤：

步骤1、选取21维状态变量建立惯导里程计组合系统状态方程，所述21维状态变量包括惯导系统误差状态和里程计定位系统误差状态，其中惯导系统误差状态包括姿态角误差φ₃、速度误差δvⁿ、位置误差δp、陀螺常值误差ε和加表常值误差▽，里程计定位系统误差状态包括里程计定位误差δp_odo、俯仰安装偏角误差δα_θ、方位安装偏角误差δα_ψ和里程当量误差δK_odo；

惯导里程计组合导航状态方程中的误差状态转移矩阵F_INS/odo包括惯导误差转移矩阵F_INS和里程计误差转移矩阵F_odo，其中，误差状态转移矩阵F_INS/odo为如下 21×21维矩阵：

惯导误差转移矩阵F_INS为如下15×15维矩阵：

各子矩阵的具体定义如下：

里程计相关误差的转移矩阵F_odo为如下3×21维矩阵：

F_odo＝[F_odo1 0_3×12 F_odo2 F_odo3]

三个子矩阵的具体定义如下：

步骤2、按照如下方法建立惯性/高程计子滤波器量测方程：