[发明专利]一种基于卡尔曼滤波的室外定位方法及系统

说明书

本发明涉及定位技术领域，具体公开了一种基于卡尔曼滤波的室外定位方法及系统，所述方法包括同步采集RAC模块定位结果和RTK模块定位结果；在RTK Fixed固定解情况下，基于卡尔曼滤波器估计RAC模块定位结果和RTK模块定位结果之间的误差数据；输出误差数据和RTK定位结果；在RTK Float浮点解情况下，读取所述东向位置误差和北向位置误差，经过卡尔曼滤波器最优融合，得到最佳定位解算结果。本发明相对于现有方法具有更好的环境适应性，能够有效提升卫星导航系统在城市复杂环境下的导航精度和定位完整性（即在高楼，树荫下和路面不平的条件下，小于每秒1米的低速行驶也能获得高精度定位数据），可用于无人机、地面机器人、舰船等运载体的导航和定位应用。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，具体是一种基于卡尔曼滤波的室外定位方法及系统。

背景技术

利用电、磁、光、力学等科学原理与方法，通过测量与空中飞机、海上舰船、大洋里的潜艇、陆地上的车辆、人流等运动物体每时每刻位置有关的参数，从而实现对运动体的定位，并正确地从出发点沿着预定的路线，安全、准确、经济地引导到目的地，这种技术就叫导航技术，导航技术中很重要的一个分支就是定位技术。

现有的定位技术包括RTK技术和RAC技术，作为单独的卫星定位技术，RTK技术在决定定位精度上能够达到厘米级，但是在城市复杂环境下会发生定位遮挡和定位漂移，RAC的相对定位精度接近厘米级，并且能够解决定位遮挡和定位漂移问题，即实现定位数据的完整性，这两种技术具有互补性，以往的融合在硬件上是集成式的整体设备，再配合工控机实现计算功能，可以想到，集成的设备具有总成本高，能耗大，体积大，维护不方便等缺点。

此外，已有的技术在算法上采用近期历史数据误差收集统计方法，其误差特性没有深入挖掘，有数据存储量大，误差估计结果与真值比较还有一定的偏差的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于卡尔曼滤波的室外定位方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于卡尔曼滤波的室外定位方法，所述方法包括：

同步采集RAC模块定位结果和RTK模块定位结果；

在RTK Fixed固定解情况下，基于卡尔曼滤波器估计RAC模块定位结果和RTK模块定位结果之间的误差数据；输出误差数据和RTK定位结果，作为最佳定位解算结果；其中，所述误差数据包括东向位置误差与北向位置误差；

在RTK Float浮点解情况下，结合载体运动学方程递推得到先验位置信息，读取所述东向位置误差和北向位置误差，经过卡尔曼滤波器最优融合，得到最佳定位解算结果。

作为本发明进一步的方案：所述卡尔曼滤波器系统的状态包括：

；

其中，为经度，为纬度，分别为所述东向位置误差与所述北向位置误差；

所述卡尔曼滤波器系统的状态方程包括：

；

其中，分别为东向速度与北向速度，为地球半径。

作为本发明进一步的方案：在RTK Fixed固定解情况下，系统量测方法z为：

。

作为本发明进一步的方案：在RTK Float浮点解情况下，系统量测方程为：

。

本发明技术方案还提供了一种基于卡尔曼滤波的室外定位系统，所述系统包括：

RAC模块，用于采集RAC模块定位结果；

RTK模块，用于采集RTK模块定位结果；

信息处理模块，用于处理RAC模块定位结果和RTK模块定位结果，得到最佳定位解算结果；

电源稳压模块，用于向整个系统供电。