[发明专利]一种基于抗差估计的RTK/INS嵌入式实时组合定位系统

说明书

本发明公开了一种基于抗差估计的RTK/INS嵌入式实时组合定位系统，该抗差估计方法首先在模糊度固定解回代后的最小二乘模型基础上，利用验后残差进行双因子抗差处理以消除部分异常观测值的影响。然后，将所得RTK定位结果与INS进行松组合并在卡尔曼滤波更新过程中执行基于Huber等价权函数的抗差处理，该系统在传统组合导航系统上增加了双重抗差估计，增加了定位导航系统动态环境下的稳定性与可靠性。具有重要的工程应用价值。

技术领域

本发明属于导航定位技术领域，具体涉及一种基于抗差估计的RTK/INS嵌入式实时组合定位系统。

背景技术

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)能够提供全球性、全天候的导航定位授时(Position Navigation Timing，PNT)服务，利用GNSS载波相位观测信息进行实时差分定位(Real-time Kinematic RTK)可以实现厘米级的定位精度，且GNSS具有成本低，精度高，误差不随时间积累等显著优点。INS(InertialNavigationSystem)亦可在全球范围内全天候地提供高频率、高动态的完整的导航参数。INS由于其自主导航的特性，具有独立性好，不受外界干扰的特点。但INS由于零偏等误差的影响，其导航误差会随时间累积，从而难以单独进行长时间的高精度导航。GNSS/INS形成组合导航系统是使用最广泛的组合导航系统之一，其可以保证导航的连续性、降低导航系统的成本、增强导航系统的可靠性、提高系统的抗干扰能力。而组合导航的精度主要由卫星定位的精度决定。

在城市环境中，由于GNSS信号容易受到外界环境中非视距信号(Non-Line-of-Sight Signal，NLOS)和多路径信号的干扰，在观测值中产生粗差，导致最小二乘的估计发生偏差。粗差观测值的出现会严重影响RTK解算得到的位置和速度的精度。在这种情况下，GNSS定位结果精度低，可靠性差，难以满足高可靠性应用场景的要求。而GNSS信号的优劣会直接影响嵌入式组合导航系统的性能，使得嵌入式实时组合导航定位系统无法正常工作，定位的精度不能得到保证。然而随着自动驾驶等行业的蓬勃发展，对嵌入式组合导航系统的精度、连续性和可靠性提出了更高的要求，所以组合导航中进行抗差估计至关重要。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于抗差估计的RTK/INS嵌入式实时组合定位系统，是在组合导航开发板的基础上开发的一种具备双重抗差功能的嵌入式实时定位系统，先研究了基于双因子抗差的RTK定位方法；然后，将所得RTK定位结果与INS进行松组合并在卡尔曼滤波更新过程中执行基于Huber等价权函数的抗差处理，从而进一步提高组合导航定位结果的精度和可靠性。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于抗差估计的RTK/INS嵌入式实时组合定位系统，硬件平台包括ARM核心板，ARM核心板连接串口通信模块、网络通信模块、卫星信号接收模块、电源模块、惯性模块，卫星定位模块外接GNSS天线。GNSS天线用于接收卫星信号，卫星信号经过调制、解调得到RTCM格式的卫星数据。电源模块为嵌入式平台的各个功能模块提供稳定的电压。串口通信模块用于嵌入式硬件平台与本地设备相关数据的通信，网络通信模块用于从网络实时获取基站数据。

所述网络通信模块采用A7600，并通过移动SIM卡实现网络通信。

所述卫星信号处理模块采用了和芯星通的UM482板卡，支持BDS B1I/B2I、GPS L1/L2、GLONASS L1/L2、Galileo E1/E5b、QZSS L1/L2等卫星信号。

所述电源模块的电压转换电路选用DC/DC开关电源转换芯片TPS5430，将12V直流电源作为TPS5430的输入电源，在TPS5430芯片外围加入必要的电阻、电容、二极管组成5V和3.3V两路输出电压。