[发明专利]基于多传感器融合的组合导航方法及系统

说明书

本发明公开了基于多传感器融合的组合导航方法及系统，该方法包括：在GPS信号有效时，获取初始GPS导航信息；获取里程计的数据，并根据里程计的数据判断载体是否为静止状态；若载体为运动状态，则判断GPS信号是否有效；若GPS信号有效，使用GPS导航信息修正惯性测量元件误差并输出导航结果；若GPS信号失效，使用里程计的数据修正惯性测量元件误差并输出导航结果。本发明提供的基于多传感器融合的组合导航方法及系统，在GPS失效时，使用里程计进行补偿以抑制误差发散，从而提供准确的位置和方位信息，符合自动驾驶车辆的导航需求，在GPS失效时，保持稳定可靠的导航，提高导航精度和抗干扰能力，提高导航系统的应用范围。

技术领域

本申请涉及车载导航技术领域，尤其涉及基于多传感器融合的组合导航方法及系统。

背景技术

近年来，自动驾驶技术不断发展。准确定位是自动驾驶汽车的重要组成部分，全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)是两种常用的导航系统。

全球定位系统(GPS)具有全天候实时导航能力，具有数据输出稳定、精度高、成本低等优点，但同时存在数据输出率低，易丢失信号、无法提供导航信息等缺点。GPS定位需要接收至少四颗卫星的信号，但是当车辆行驶到道路、隧道、地下停车场等被树木或者建筑物严重遮挡的区域时，GPS无法接收到足够的卫星信号进行定位，也没有定位输出。在这种情况下，可以使用惯性导航设备进行定位计算。

捷联惯性导航系统(INS)不依赖任何外界信息，具有很强的自主性。不受外界环境影响，可提供完整的载体实时导航参数。包括载体位置、速度和姿态在内的全自主导航系统具有抗干扰能力和保密性，但在导航误差累计方面存在一定的缺陷。

全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)通常被集成在一起以克服惯性导航系统(INS)的误差累计问题，但是在GPS/INS进行实时的组合导航解算过程中，GPS失效时会导致系统无法正常工作或行精度降低，如果GPS长时间不能恢复，加速度计和陀螺仪的误差会随时间累计，对姿态和定位精度有极大的影响，影响导航结果。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于多传感器融合的组合导航方法及系统，可以解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

根据本发明的一个方面，提供基于多传感器融合的组合导航方法，包括以下步骤：

在GPS信号有效时，获取初始GPS导航信息；

获取里程计的数据，并根据里程计的数据判断载体是否为静止状态；

若载体为运动状态，则判断GPS信号是否有效；

若GPS信号有效，使用GPS导航信息修正惯性测量元件误差并输出导航结果；

若GPS信号失效，使用里程计的数据修正惯性测量元件误差并输出导航结果。

在一些实施方式中，采集加速度计和磁力计输出的数据，确定载体坐标系包括：若GPS信号有效，使用GPS导航信息修正惯性测量元件误差并输出导航结果包括：

建立状态模型如下：

式中，F₁(t)为状态转移矩阵，状态转移矩阵计算式如下：

以东北天地理坐标系为基准坐标系，确定系统状态量如下：