[发明专利]一种列车定位的方法和系统

权利要求书

1.一种列车定位的方法，包括

步骤(1)、获得导航测量数据，并以此为基础变量建立测量值变量u，

其中，λ,L,h表示载体经度、纬度和高度；V_E,V_N,V_U表示载体东、北、天方向上的速度；表示载体的横滚角、俯仰角与航向角；

步骤(2)、获得变量的误差数据，并以此建立状态参数x，

其中，δλ,δL,δh为载体的经度、纬度、高度误差，δV_E,δV_N,δV_U为载体的东、北、天方向上的速度误差，φ_E,φ_N,φ_U为载体东、北、天向失准角误差，ε_x,ε_y,ε_z为与载体固联的陀螺仪在三轴的漂移，为与载体固联的加速度计在三轴的漂移；

步骤(3)、对滤波器的滤波状态初始化；

步骤(4)、对步骤(1)(2)获得的数据进行时间更新；

在k+1时刻的估计结果为：

预设滑模观测器在滑模面目标值附近“调整”的次数为n，此时状态预测协方差为：

所述步骤(4)中，构建的滑模观测器为：

其中，F为系统矩阵；G为噪声驱动矩阵；d为系统未知且有界输入，根据滑模观测器理论，定义系统误差为：

选取滑模面为系统误差，选取的李雅普诺夫函数为：

对上式求导得

根据滑模状态观测器理论，有：

其中，L表示滑模观测器增益；

经过以上推导过程，GPS/INS组合导航系统的滑模观测器为：

其中，为系统误差；a为可调参数；sgn(S)为符号函数，表示为：

进一步求系统误差导数，得d的最终估计值为：

步骤(5)、根据观测方程y_k＝h_k(x_k)+v_k以及状态方程x_k+1＝f_k(x_k)+w_k，得到实际观测值和预测观测值的误差值，其中，h_k(x_k)表示观测函数，为非线性离散函数，表示观测值与系统状态量之间的关系，f_k(x_k)表示系统状态函数，也是非线性离散函数，表示系统相邻时刻状态量之间的关系，下标k表示k时刻对应的函数：

其中，对时间观测值和预测值的差值为k+1时刻的预测状态校正值；

步骤(6)、更新滤波器的状态向量与方差；

根据公式对数据进行处理得到在k+1时刻滤波的状态向量和方差：

其中，为观测方程关于的Jacobian矩阵；K_k+1为扩展卡尔曼滤波增益，表示为方差与滑模增益的乘积：

输出计算结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于

所述步骤(5)，系统的量测向量为：

z＝[δv_E δv_N δv_U δλ δL δh]^T。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于

所述步骤(3)中，滤波状态初始化公式为：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于

所述步骤(6)中，Jacobian矩阵计算过程为：

5.一种应用权利要求1-4之一所述列车定位方法的系统，包括能够执行所述列车定位方法的处理芯片。