[发明专利]非完整性约束自适应量测噪声方法

说明书

本发明实施例公开了一种非完整性约束自适应量测噪声方法，包括：步骤1：获取安装角精度和GNSS定位模式；步骤2：根据安装角精度和GNSS定位模式确定NHC量测噪声初值；步骤3：判断当前时刻车辆的运动状态；步骤4：自适应确定NHC量测噪声。本发明根据安装角精度和GNSS定位模式确定NHC量测噪声初值，利用车辆运动状态信息，对NHC侧向量测噪声进行自适应修正，并在车辆连续转弯时引入时间滑动窗口，有效提升了组合定位解的精度；本发明对基于低成本传感器的组合导航性能的改善尤其显著；在隧道场景中，使用本发明的方法，相比NHC量测噪声传统的确定方法，MEMS递推定位精度可改善40%以上。

技术领域

本发明涉及导航定位技术领域，尤其涉及一种非完整性约束自适应量测噪声方法。

背景技术

在车载领域组合导航算法中，常假设车辆在行驶过程中车体不发生侧滑且紧贴地面（即非完整性约束），引入非完整性约束（Non-Holonomic Constraint, NHC）观测量，来抑制组合定位解误差的发散，保证定位解的精度和可靠性。对于遮挡环境，尤其是沿路高架桥、城市峡谷、隧道，NHC在保证和改善组合导航定位解的性能方面发挥着重要作用。

引入NHC观测量，需要给定对应的量测噪声。定位滤波算法的R阵中，NHC对应的数值的确定取决于量测噪声。

现有的NHC算法中，常根据经验赋予量测噪声固定的数值。车载导航领域也出现了一些修正NHC量测噪声的方法，主要包括：根据经验赋予量测噪声初始值；根据车体的速度和角度变化信息，确定车体的运动状态，随之分运动状态修正NHC量测噪声；分别分析车体的速度、角度变化与NHC观测量误差之间的相关性，根据相关性分析结果对NHC量测噪声进行修正。

但上述修正量测噪声的方法存在一些问题：首先，量测噪声初值是固定的经验值，对场景的适用性有限，初值选取的准确与否直接影响了对组合定位性能的改善效果。而且，分析车体的速度、角度变化与NHC观测量误差之间的相关性依赖于惯导器件本身的观测精度。对于消费级惯导传感器MEMS即微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System），受制造工艺水平的影响，观测噪声较大，车体的速度、角度变化与NHC观测量误差之间的相关性分析并不适用。此外，上述方法在车辆发生转弯时， NHC量测噪声的取值通常大于车辆直行时，并未考虑NHC量测噪声长期较大带来的负面效果。尤其对于低成本传感器，NHC量测噪声长期较大时，组合导航定位误差会迅速发散。

现有的NHC修正量测噪声的方法在改善组合定位性能方面起到的作用较为有限。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种非完整性约束自适应量测噪声方法，以提升组合定位解的精度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种非完整性约束自适应量测噪声方法，包括：

步骤1：获取安装角精度和GNSS定位模式；

步骤2：根据安装角精度和GNSS定位模式确定NHC量测噪声初值；

步骤3：判断当前时刻车辆的运动状态，根据车辆的前进速度和航向角的变化判断当前时刻车辆是否直行或转弯，其中转弯分为小角度转弯、大角度转弯和变道；

步骤4：自适应确定NHC量测噪声，结合车辆的运动状态，对NHC侧向量测噪声实时进行修正，自适应确定车辆在不同运动状态下的NHC量测噪声；若车辆在转弯状态下，则引入时间滑动窗口，设置时间滑动窗口的长度，当车体连续转弯时，在预设的时间段内根据车辆的转弯状态实时修正NHC侧向量测噪声，随即，在下一个时间段内逐步缩小NHC侧向量测噪声。

进一步地，步骤1中，根据安装角是否实时在线估计，分别确定安装角精度，其中：

（1）安装角实时在线估计时，取对应的验后方差；

（2）安装角非实时在线估计时，取安装角的标准差。