[发明专利]基于INS与GPS紧组合的无人机组合导航方法

说明书

本发明公开了基于INS与GPS紧组合的无人机组合导航方法，包括筛选状态量并构建机载惯性导航系统误差模型、GPS接收机时钟误差模型和系统状态模型；构建系统的伪距差量测模型和伪距率量测模型；通过卡尔曼滤波器对机载惯性导航系统误差以及GPS接收机时钟误差信息进行最优估计，并通过负反馈的方式对系统进行校正与状态更新。在GPS卫星数量少于4颗时，本发明所提出的基于INS与GPS紧组合的无人机组合导航方法相较于INS与GPS松组合能够较好的提高无人机的定位精度，有一定的工程实际意义。

技术领域

本发明属于无人机导航技术领域，具体涉及基于INS与GPS紧组合的无人机组合导航方法。

背景技术

现阶段无人机在军民用领域得到了广泛的应用，在军用领域无人机用于军事侦察、战略打击等任务，在民用领域用于替代人们从事农业生产然而无人机导航技术作为无人机得以广泛应用的关键技术之一得到研究学者的广泛关注。

现阶段无人机导航大多采用捷联惯导与GPS松组合的方式即位置、速度组合的方式，此种方式组合原理较简单、易于工程实现。但缺点也很明显首先INS与GPS松组合的前提是GPS接收机是处于定位模式下按照GPS定位原理可见星数量至少为4颗时才能用于定位解算，然而在工程实践中受天气、环境遮挡以及人为因素的干扰的影响，可见星的数量不一定能够满足GPS接收机定位需求。GPS接收机不能长时间定位，INS与GPS松组合的模式将长时间处于纯惯性导航的方式下，导航误差长时间累积发散严重影响导航系统的定位精度。其次捷联惯导与GPS松组合的方式系统观测量为GPS接收机内部一般通过卡尔曼滤波器解算得到无人机载体的速度、位置信息，此种方式下易受到误差串联影响系统的估计精度，从而影响组合导航系统的定位精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供基于INS与GPS紧组合的无人机组合导航方法，基于INS与GPS紧组合实现无人机导航，以解决上述INS与GPS松组合存在的问题。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

基于INS与GPS紧组合的无人机组合导航方法，包括：

步骤1、筛选机载惯性导航系统状态量并构建机载惯性导航系统误差模型、GPS接收机时钟误差模型和系统状态模型；

步骤2、以GPS接收机输出的伪距、伪距率为紧组合导航系统的基准信息，无人机载体与卫星之间的伪距、伪距率作为紧组合导航系统的量测信息，二者做差构成INS与GPS紧组合导航系统的观测信息，从而构建系统的伪距差量测模型和伪距率量测模型；

步骤3：基于步骤1和步骤2的模型，通过卡尔曼滤波器对机载惯性导航系统误差以及GPS接收机时钟误差信息进行最优估计，并通过负反馈的方式对系统进行校正与状态更新。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的步骤1所述机载惯性导航系统误差包括：

(1)捷联机载惯性导航系统平台误差角：