[发明专利]一种基于环路和积数据关联算法的协同导航方法

说明书

本发明公开了一种基于环路和积数据关联算法的协同导航，其特征在于：协同导航系统内有多个平台，平台自身用卫星（GPS）和惯导（INS）进行绝对导航，平台间用GPS和超宽带（UWB）进行相对导航，且平台间可相互通信。具体步骤为：平台自身采用惯导，卫星等传感器进行绝对导航，获取平台的位置、速度、姿态等信息；平台间采用卫星差分和超宽带的测距，测速，以及绝对导航输出结果进行相对导航，获取平台间的相对位置、速度信息；平台间互相传递绝对导航及相对导航的估出结果，构建基于环路和积数据关联算法的协同导航滤波器，估计出所有平台的位置、速度信息。本发明能够提高协同导航定位精度和可靠性，适用于工程实际应用。

技术领域

本发明属于协同导航技术领域，具体涉及一种基于环路和积数据关联算法的协同导航。

背景技术

协同导航是协同组网编队中平台间通过导航信息交互利用，实时解算并修正自身位置、速度、姿态等导航信息，保障协同编队保持、队形重构及后续协同任务顺利完成的一种技术。

绝对导航为平台利用INS、GPS等技术，解算出自身运动状态的一种技术；相对导航为平台间通过UWB测速、GPS差分等技术，解算出平台之间的相对距离速度的一种技术。相对导航通常相对于绝对导航具有更高的定位精度，但无法获悉平台自身的运动状态。因此，融合绝对导航和相对导航，在获取平台自身运动状态的同时，也能获取到平台间的相对运动状态，且精度高于单一的绝对导航和相对导航，更有利于整个网络协同作业的运作。

发明内容

发明目的：

在协同导航网络中，通过平台间的通讯，融合基于INS/GPS的绝对导航和GPS/UWB的相对导航，基于环路和积数据关联算法进行协同导航滤波，获取整个系统的导航信息。

技术方案：

一种基于环路和积数据关联算法的协同导航，其特征在于：协同导航系统内有多个平台，平台自身用卫星(GPS)和惯导(INS)进行绝对导航，平台间用GPS和超宽带 (UWB)进行相对导航，且平台间可相互通信，它包括以下步骤：

步骤一：平台自身采用惯导，卫星等传感器进行绝对导航，获取平台的位置、速度、姿态等信息；

步骤二：平台间采用卫星差分和超宽带的测距测速，借助绝对导航输出结果进行相对导航，获取平台间的相对位置、速度信息；

步骤三：平台间互相传递信息，构建基于环路和积数据关联算法的协同导航滤波器，估计出所有平台的位置、速度信息；

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的优点在于

(1)通过融合相对导航，获得了相比于绝对导航精度更高的运动状态。

(2)本发明为融合绝对导航和相对导航的算法框架，并不要求固定的绝对导航和相对导航方式，具有普适性。

(3)仅通过算法融合绝对导航和相对导航，不增加传感器数量，不增加硬件成本。

本发明提出的方案通过如下仿真实验加以验证：

(1)采用三平台进行协同导航，三平台运行中除在高度有差距，其它运动状态相同，平台间都可相互通信，滤波周期T_f为200ms，仿真时间为103s；

(2)绝对导航采用惯导与卫星紧组合，惯性传感器数据采样时间为40ms，卫星伪距伪距率采样时间为200ms，陀螺仪常值漂移为0.1°/h，随机漂移为0.01°/h，加速度计常偏为0.1mg，随机为0.05mg，卫星伪距误差为5m，伪距率误差为0.1m/s；

(3)相对导航采用UWB传感器和卫星伪距伪距率双差组合，采样时间均为200ms，UWB测距误差为0.1m，测速误差为0.01m/s。