[发明专利]一种多源融合的高精度定位方法与装置

说明书

本发明公开了一种多源融合的高精度定位方法与装置，所述方法包括：步骤1，系统初始化；步骤2，捷联惯导系统初始对准；步骤3，根据卫星导航模块的输出判断卫星导航是否可用：若可用，则设置组合模式为卫导与惯导组合，否则设置组合模式为里程计与惯导组合；步骤4，根据卫星导航模块和里程计的输出判断载车的运动状态；步骤5，若当前的组合模式为卫导与惯导组合，执行卫导与惯导组合卡尔曼滤波算法；若当前的组合模式为里程计与惯导组合，执行里程计与惯导组合卡尔曼滤波算法；在执行卫导与惯导组合卡尔曼滤波算法后，通过采用精度增强模块提高里程计与惯导组合时的精度。本发明可在卫星导航不可用时，在里程计的辅助下提供高精度的位置信息。

技术领域

本发明涉及车载导航定位技术领域，具体涉及一种多源融合的高精度定位方法与装置。

背景技术

实时高精度定位技术在国民生产生活中具有广泛的应用，例如自动驾驶、智能交通等。当前主要的定位技术有：卫星导航定位、惯性导航定位和航位推算等。但是，单独的导航定位方法，都存在一些问题。

随着卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)的快速发展和普及，当前高精度的陆上车辆定位主要采用卫星导航定位技术。卫星导航具有全天候、高精度等优点，但其也存在若干不足。首先，卫星导航信号易被遮蔽，在室内、隧道、城市高楼林立路面等场景下定位精度恶化甚至失效的问题；其次，卫星导航的输出频率有限，一般为1Hz到5Hz，不能适应快速、机动性强的场景。

惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)的工作原理基于牛顿运动定律，其基于惯性测量仪(Inertial Measurement Unit,IMU)中的加速度计测量到的载体运动加速度，和陀螺仪测量到的载体的旋转角速度，通过计算机对这些测量值进行处理，得到载体的姿态、速度和位置。惯性导航系统基本上分为平台式和捷联式(Strapdown)两大类。在捷联惯导(Strapdown INS，SINS)中，陀螺仪和加速度计直接固连在载体上，并跟随载体在空间一起转动，整个系统以计算机为中心的数学平台替代了平台式惯导中的物理平台。由于捷联惯导具有简单、易用等优越性，获得了广泛的用途。基于微机电系统(MEMS,MicroElectro Mechanical System)的惯性测量仪近年发展迅速，精度不断提升，价格不断降低，得到了越来越多的应用。

惯性导航系统的特点：惯性导航系统具有很强的自主性，它不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量，因而它具有很好的隐蔽性和鲁棒性，可在空中、地面和水下等环境中工作，能达到100％的定位有效率；惯性导航系统短时精度很高；惯性导航系统具有很高的输出频率，适用于高动态环境。

惯性导航系统的缺点：不能单独长时间工作，因为IMU的测量误差、噪声等在积分计算过程中会不断积累成越来越大的定位误差，在不采取任何措施的情况下定位误差最终可达无限大。

航位推算(Dead Rocking，DR)，是从载体在上一时刻的已知位置出发，根据当前的运行航向和速度推算出物体在当前时刻的位置，然后再从当前时刻的位置出发推算出载体在下一个时刻的位置，如此重复获得载体的位置。惯性导航系统可以看作是航位推算系统的一种。航位推算具有与惯性导航系统相似的不足。

由于卫星导航和惯性导航具有很强的互补性，出现了卫星导航与惯性导航结合的组合导航技术。两者通过结合，各自取长补短，有如下优点。

(1)具有绝对定位功能的卫星导航可以将载体运动状态初始值提供给惯性导航系统，并帮助校准惯性传感器的各个参数。同时，卫星导航对惯性传感测量数据的实时监测可帮助判断传感数据是否正常，对惯性传感器参数的实时校准又可降低惯性导航系统的误差积累速度，并限制其误差积累的最大值。