[发明专利]一种列车定位的方法和系统

摘要

本发明提供一种列车定位的方法及系统，包括：步骤1获取导航测量数据，建立测量值变量；步骤2建立系统状态量；步骤3对滤波器的滤波状态初始化；步骤4对系统状态量进行时间更新；步骤5构造实际观测值和预测观测值的误差值方程；步骤6更新滤波器的状态向量与方差。最后，将步骤6的计算结果输出至导航计算机。本发明提出的引入滑模观测器的GPS/INS组合导航滤波方法不仅能够在卫星信号良好的情况下获得准确的定位信息，而且能够在卫星信号异常的条件下提供较高精度的定位结果。

主权项

1.一种列车定位的方法，包括步骤(1)、获得导航测量数据，并以此为基础变量建立测量值变量u，其中，λ,L,h表示载体经度、纬度和高度；V_E,V_N,V_U表示载体东、北、天方向上的速度；表示载体的横滚角、俯仰角与航向角；步骤(2)、获得变量的误差数据，并以此建立状态参数x，x＝[δλ,δL,δh,δV_E,δV_N,δV_U,φ_E,φ_N,φ_U,ε_x,ε_y,ε_z,▽_x,▽_y,▽_z]^T其中，δλ,δL,δh为载体的经度、纬度、高度误差，δV_E,δV_N,δV_U为载体的东、北、天方向上的速度误差，φ_E,φ_N,φ_U为载体东、北、天向失准角误差，ε_x,ε_y,ε_z为与载体固联的陀螺仪在三轴的漂移，▽_x,▽_y,▽_z为与载体固联的加速度计在三轴的漂移；步骤(3)、对滤波器的滤波状态初始化；步骤(4)、对步骤(1)(2)获得的数据进行时间更新；在k+1时刻的估计结果为：预设滑模观测器在滑模面目标值附近“调整”的次数为n，此时状态预测协方差为：步骤(5)、根据观测方程y_k＝h_k(x_k)+v_k以及状态方程x_k+1＝f_k(x_k)+w_k，得到实际观测值和预测观测值的误差值，其中，h_k(x_k)表示观测函数，为非线性离散函数，表示观测值与系统状态量之间的关系，f_k(x_k)表示系统状态函数，也是非线性离散函数，表示系统相邻时刻状态量之间的关系，下标k表示k时刻对应的函数：其中，对时间观测值和预测值的差值为k+1时刻的预测状态校正值；步骤(6)、更新滤波器的状态向量与方差；根据公式对数据进行处理得到在k+1时刻滤波的状态向量和方差：其中，为观测方程关于的Jacobian矩阵；K_k+1为扩展卡尔曼滤波增益，可以表示为方差与滑模增益的乘积：输出计算结果。