[发明专利]基于三向卡尔曼滤波平滑器的GNSS/INS组合定位定向算法

摘要

本发明公开了基于三向卡尔曼滤波平滑器的GNSS/INS组合定位定向算法，GNSS使用载波相位差分观测值求得位置量，采用捷联惯性导航的独立推算，结合惯导元器件的精度水平给出系统噪声协方差矩阵、状态向量的协方差矩阵进行正向滤波，使用第一次正向滤波结束时刻的估计结果作为反向滤波的初始信息，以反向滤波的结束时刻的估计结果作为第二次正向滤波的初始信息，反向滤波和第二次正向滤波的估计结果进行平滑得到最终的位置、速度和姿态角信息。本发提高GNSS/INS组合导航后处理过程中的精度水平，尤其是在GNSS卫星故障期间和观测数据的开始阶段的精度。

主权项

1.基于三向卡尔曼滤波平滑器的GNSS/INS组合定位定向算法，其特征在于，包括下列步骤：(1)GNSS使用载波相位差分观测值求得厘米级的位置量，INS采用开始时一定长度的观测数据做粗对准或者精对准得到初始的姿态角，利用所算的初始姿态角进行捷联惯性导航的独立推算，结合惯导元器件的精度水平给出系统噪声协方差矩阵Q，状态向量的协方差矩阵P₀，使用厘米级的位置量、系统噪声协方差矩阵Q和状态向量的协方差矩阵P₀进行正向滤波，储存过程中各个时刻的估计结果P_k/k，其中，是状态向量，k是刻度因子，P是状态量的方差；(2)在第一次正向滤波后，使用第一次正向滤波结束时刻的估计结果P_end1作为反向滤波的初始信息，即第二次滤波，保存第二次过程中各个时刻的估计结果P_k/k2；(3)以反向滤波的结束时刻的估计结果P_end2作为第二次正向滤波的初始信息，即第三次滤波，同样保存第三次过程中各个时刻的估计结果P_k/k3；(4)以第二次滤波和第三次滤波的估计结果进行平滑得到最终的位置、速度和姿态角信息。