[发明专利]一种动态载体运行轨迹预测预报的方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航定位测量技术领域，具体涉及一种动态载体运行轨迹预测预报的方法。

背景技术

动态导航一直是导航涉及的最重大应用领域，包括民用车辆、飞机、船舶的导航，以及军用的飞机、舰艇、导弹、军车、坦克的导航应用。早年动态载体的导航利用天上的星星位置导航；后来发明了指南针，利用磁场的物理特性导航；到了16世纪，随着西方航海业的发达，发明了航位推算方法导航；近代大量利用陀螺加速计等惯性器件导航。上世纪末，自从有了卫星导航系统，卫星导航很快广泛应用于动态载体的导航之中。因为卫星导航系统具有全球覆盖、终端体积小、定位精度高、使用方便等众多优势，还能比较灵活方便地与惯性器件，或地磁计等组合，解决动态载体的导航问题，所以引起人们的高度关注。用卫星导航解决动态载体的导航问题已经成为一种热点。

应用的具体领域大致分为两大类。一类是在交通载体上的应用，如：汽车、船舶、飞机、火车方面的应用。这类应用的基本载体是低速运动载体，应用量最大的为车辆，它结合电子地图以及存储的空间分布信息能给人们指路引路，带来方便与快捷；另一类是在军事和航空航天方面的应用，这类应用中，载体大多是高速运动载体，高速运动的飞行器速度高，所以飞行惯性对轨迹的影响较大。

无论是上述哪一种运动载体，都存在着尚待解决的一个难题。那就是如何能做到真正实时地输出运动载体的位置，甚至如何能预测预报运动载体下一时 刻或下一时段的运行轨迹的问题。

就目前动态载体的导航而论，因为终端须接收信号、处理信号、测出伪距、定轨卫星位置、修正误差、计算位置和速度、滤波处理、地图匹配等步骤。所以当终端位置最后在屏幕上显示时，已有滞后，也就是有较明显的时延。这对于静止状态的位置输出与显示没有问题，但对于动态载体则有较大影响，也就是输出与显示的位置并不是动态载体当时所处的位置了，特别是对于高速运动载体影响则更为严重。这样分析后，就提出了一个问题，是否能够采用某种方案可以真正的得到动态载体当时实际位置信息。实际上除了要求实时输出定位位置信息外，还有一种更高的需求，那就是能否预测下一时刻的位置或下一时段的轨迹呢，倘若能实现，导航的层次就会更高，意义就会更大，因为时间量的提前，意味着能预示轨迹的未来，这可以为动态载体的安全运行及防止事故发生创造条件，能使动态载体的驾驶者判断前景、选择行进路径，对规避事故、分析危险因素等颇有好处。甚至对实现自动驾驶，分析交通态势也有裨益。这对保障动态载体的安全运行会有很大的意义与作用，从学术上说，就是为动态载体实施轨迹控制创造了条件。

由于这一需求的重要意义，人们提出并一直在追求动态载体的预测预报问题。那么如何能实现真正的实时输出动态载体的位置预测预报，已成为本领域技术人员有待解决的技术问题。

在现有技术中，专利申请号为200910046330.3，发明名称运动载体动态实时精密水平测量方法。所属领域为：运动载体水平参数测量技术；惯性导航水平精度鉴定技术；运动载体结构变形测量技术。为了解决运动载体(如车辆、船舶、飞机等)实时精密水平测量基准问题，提供运动载体关键点位实时精密水平信息。提出了基于“实时精密测角装置+惯性导航姿态信息+惯性同步复式平台+ 精密伺服跟踪系统+水平误差检测工具”的系统主体设计方案，在时间同步和主控微机的控制下实现了运动载体水平信息精确测量。作为一种通用的运动载体水平信息监测手段，它易于实现分布式多点位水平测量，可以用于运动载体实时精密水平测量、惯性导航设备水平精度鉴定、运动载体水平结构变形测量等。

专利申请号为201210090622.9，发明名称为一种运动载体光电跟踪稳定平台的控制方法，其特征在于：其具体步骤如下：步骤(1)、建立运动载体光电跟踪稳定平台控制系统，该系统包括一个提供扰动的摇摆台和一个稳定平台，将陀螺安装在稳定平台上；扰动台和稳定平台由各自的力矩电机直接驱动；步骤(2)、针对伺服系统稳定平台，设计高带宽的电流环反馈回路，以保证其力矩电机可以具有足够快的力矩响应；步骤(3)、建立对象模型，所述对象包括稳定平台电机及其平台负载，开启扰动电机和稳定电机，用动态信号分析仪测试对象的频率特性，经拟合得到对象传递函数，将此传递函数设为控制系统内部模型；步骤(4)、采用低通滤波器对陀螺输出信号进行滤波；步骤(5)、采用两步法设计内模控制器Gimc(s)，内模控制器Gimc(s)中的低通滤波器取为1型滤波器；步骤(6)、在内模控制的基础上添加并行负反馈回路构成双口内模控制，从而整个控制系统控制结构是等效复合控制，通过对第二个控制口的设计提高系统的低频增益，将第二个控制器C2(s)设计为PI控制器，这样控制系统变为2型系统。