[发明专利]一种针对可控智能载具的位置估计方法

说明书

本发明公开了一种针对智能载具的位置估计方法。该方法结合智能载具搭载的GPS接收模块，导航处理模块和移动通信模块，将GPS定位信号，到达角测量信息和智能载具的控制指令相结合以获得比GPS定位信号精度更高的位置估计信息。

技术领域

本发明涉及智能载具控制技术领域，尤其涉及一种基于智能载具控制指令，GPS定位信息和到达角信息的智能载具位置估计方法，使智能载具位置估计更加精确。

背景技术

上个世纪70年代，计算机技术于传感器技术的迅速发展，促进来机器人感知能力得到完善，研究领域也随之变得越来越宽泛，进入到上个实际90年代，人类对机器人的研发上升到一个新的阶段，多学科多领域融合与合作成为新的趋势，机器人的技术积累呈现出立体化格局，包括通信，定位，控制，信息融合等高新技术。

智能载具作为机器人的一种延生，导航功能是智能载具实现自主运动中的一项非常重要的功能，导航的精度关系到智能载具路径规划的精度。GPS全球定位导航系统目前在车辆领域应用广泛，一般采用伪距差分动态定位法，定位的精度主要受卫星数量以及道路的遮挡情况的影响，在实践过程中存在较大的定位误差。因此需要一种在GPS定位信息的基础上提供更高精度位置估计的方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是利用对智能载具提供的GPS接收模块，导航处理模块和移动通信模块设计一种位置估计方案，以提高智能载具在运动过程中的位置估计精度。

一种针对可控智能载具的位置估计方法，其特征在于智能载具包含GPS接收模块，导航处理模块和移动通信模块，其中移动通信模块又包括智能载具控制指令接收模块和到达角测量模块，其特征在于，包括如下步骤：

1)首先进行初始化设置：

1.1)设置状态向量s＝[x,v_x,y,v_y],其中x，y代表x轴和y轴位置，v_x，v_y代表x轴线速度和y轴线速度。

1.2)在每一个更新时间间隔内根据控制指令近似考虑两种状态转移方程。

匀速直线运动状态转移方程：

匀速圆周运动状态转移方程：

其中ω表示智能载具在转向时智能载具控制指令输入的角速度。

1.3)观测向量h＝[x_GPS,y_GPS,x_AOA,y_AOA]，其中x_GPS,y_GPS由GPS定位信号直接观测得到，x_AOA,y_AOA根据参考基站的位置信息和对应到达角角度信息每个基站按照y＝tan(θ_AOA,k)(x_k-x)+y_k建立目标位置直线方程，其中θ_AOA,k代表到达角度数，x_k和y_k代表基站坐标信息，x和y代表目标坐标信息。联立两个基站的目标位置直线方程，求解交点可以得到到达角估计的目标位置信息。考虑到多基站的情况下，按照min(|θ_AOA,k-θ_AOA,i|-90|),k≠i，其中θ_AOA,k代表根据接收到的来自不同基站的信号测量所得到达交角度，选取到达角角度差最接近90度的两个基站作为参考基站。观测矩阵其中每一列与状态向量中各变量对应，每一行和观测向量中各变量对应。