卫星数不足条件下GPS/SINS数据融合工程化算法
发布时间：2020-12-18 01:38
针对GPS接收机观测卫星数不足4颗条件下的GPS/SINS数据融合问题,对目前常见的解决方法进行了综述,分析了现有方法的优缺点,并提出了一种新的算法以克服现有算法不足,该算法根据可见卫星的伪距/伪距率信息,利用几何关系,将惯导误差在观测方向的投影消除,仅残留部分不可观测的误差,将误差修正到理论上的最小值。该方法实现过程简洁,性能和可靠性良好,适合工程化应用。
【文章来源】：四川兵工学报. 2015年12期
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
速度误差
)到空间直线Ax+By+Cz+D=0的距离公式为(证明过程参见文献［7］)d=Ax0+By0+Cz0+DA2+B2+C槡2根据该距离公式即可求解出垂线方向上的误差分量，可以用来修正惯导误差。实际应用中可以经过低通滤波器以消除高频噪声。5仿真结果下面给出仿真验证结果，仿真条件为:采用SINS/GPS组合导航方式，SINS初始速度误差北天东3个方向均为3m/s，位置初始误差3个方向均为0m，初始姿态误差设为0，仿真验证纯惯性导航、2～3颗卫星下导航、以及卫星正常定位状态下导航的速度位置误差收敛趋势，结果如图1～图2所示。图1速度误差图2位置误差由仿真结果可以看出，2～3颗星情况下，该算法能够将一半以上的速度和位置误差消除(能消除多少还与3颗卫星的分布有重要关系，没有固定指标，理论上0%～100%都有可能，由观测几何关系确定)。且3颗星情况下略好与2颗卫星情况，这2颗卫星取的是这3颗卫星中的2颗，与上文的推断符合，因此印证该算法是可行的。6结论针对GPS接收机观测卫星数不足4颗条件下的GPS/SINS数据融合问题，对目前常见的解决方法进行了综述，分析了现有方法的优缺点，并一种新的算法以克服现有算法不足，该算法根据可见卫星的伪距/伪距率信息，利用几何关系，将惯导误差在观测方向的投影消除，仅残留部分不可观测的误差，将误差修正到理论上的最小值。仿真测试结果良好，2～3颗星条件下组合精度相对卫星数大于4颗的情况会有所下降，组合后精度与卫星视线方向与惯导误差矢量的夹角有关，但明显高于纯惯导精度。(下转第102页)王楠，等:卫星数不足条件下GPS/SINS数据融合工程化算法91???????????????????????????????????????????????
z0)到空间直线Ax+By+Cz+D=0的距离公式为(证明过程参见文献［7］)d=Ax0+By0+Cz0+DA2+B2+C槡2根据该距离公式即可求解出垂线方向上的误差分量，可以用来修正惯导误差。实际应用中可以经过低通滤波器以消除高频噪声。5仿真结果下面给出仿真验证结果，仿真条件为:采用SINS/GPS组合导航方式，SINS初始速度误差北天东3个方向均为3m/s，位置初始误差3个方向均为0m，初始姿态误差设为0，仿真验证纯惯性导航、2～3颗卫星下导航、以及卫星正常定位状态下导航的速度位置误差收敛趋势，结果如图1～图2所示。图1速度误差图2位置误差由仿真结果可以看出，2～3颗星情况下，该算法能够将一半以上的速度和位置误差消除(能消除多少还与3颗卫星的分布有重要关系，没有固定指标，理论上0%～100%都有可能，由观测几何关系确定)。且3颗星情况下略好与2颗卫星情况，这2颗卫星取的是这3颗卫星中的2颗，与上文的推断符合，因此印证该算法是可行的。6结论针对GPS接收机观测卫星数不足4颗条件下的GPS/SINS数据融合问题，对目前常见的解决方法进行了综述，分析了现有方法的优缺点，并一种新的算法以克服现有算法不足，该算法根据可见卫星的伪距/伪距率信息，利用几何关系，将惯导误差在观测方向的投影消除，仅残留部分不可观测的误差，将误差修正到理论上的最小值。仿真测试结果良好，2～3颗星条件下组合精度相对卫星数大于4颗的情况会有所下降，组合后精度与卫星视线方向与惯导误差矢量的夹角有关，但明显高于纯惯导精度。(下转第102页)王楠，等:卫星数不足条件下GPS/SINS数据融合工程化算法91???????????????????????????????????????????????
本文编号：2923103
【文章来源】：四川兵工学报. 2015年12期
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
速度误差
)到空间直线Ax+By+Cz+D=0的距离公式为(证明过程参见文献［7］)d=Ax0+By0+Cz0+DA2+B2+C槡2根据该距离公式即可求解出垂线方向上的误差分量，可以用来修正惯导误差。实际应用中可以经过低通滤波器以消除高频噪声。5仿真结果下面给出仿真验证结果，仿真条件为:采用SINS/GPS组合导航方式，SINS初始速度误差北天东3个方向均为3m/s，位置初始误差3个方向均为0m，初始姿态误差设为0，仿真验证纯惯性导航、2～3颗卫星下导航、以及卫星正常定位状态下导航的速度位置误差收敛趋势，结果如图1～图2所示。图1速度误差图2位置误差由仿真结果可以看出，2～3颗星情况下，该算法能够将一半以上的速度和位置误差消除(能消除多少还与3颗卫星的分布有重要关系，没有固定指标，理论上0%～100%都有可能，由观测几何关系确定)。且3颗星情况下略好与2颗卫星情况，这2颗卫星取的是这3颗卫星中的2颗，与上文的推断符合，因此印证该算法是可行的。6结论针对GPS接收机观测卫星数不足4颗条件下的GPS/SINS数据融合问题，对目前常见的解决方法进行了综述，分析了现有方法的优缺点，并一种新的算法以克服现有算法不足，该算法根据可见卫星的伪距/伪距率信息，利用几何关系，将惯导误差在观测方向的投影消除，仅残留部分不可观测的误差，将误差修正到理论上的最小值。仿真测试结果良好，2～3颗星条件下组合精度相对卫星数大于4颗的情况会有所下降，组合后精度与卫星视线方向与惯导误差矢量的夹角有关，但明显高于纯惯导精度。(下转第102页)王楠，等:卫星数不足条件下GPS/SINS数据融合工程化算法91???????????????????????????????????????????????
z0)到空间直线Ax+By+Cz+D=0的距离公式为(证明过程参见文献［7］)d=Ax0+By0+Cz0+DA2+B2+C槡2根据该距离公式即可求解出垂线方向上的误差分量，可以用来修正惯导误差。实际应用中可以经过低通滤波器以消除高频噪声。5仿真结果下面给出仿真验证结果，仿真条件为:采用SINS/GPS组合导航方式，SINS初始速度误差北天东3个方向均为3m/s，位置初始误差3个方向均为0m，初始姿态误差设为0，仿真验证纯惯性导航、2～3颗卫星下导航、以及卫星正常定位状态下导航的速度位置误差收敛趋势，结果如图1～图2所示。图1速度误差图2位置误差由仿真结果可以看出，2～3颗星情况下，该算法能够将一半以上的速度和位置误差消除(能消除多少还与3颗卫星的分布有重要关系，没有固定指标，理论上0%～100%都有可能，由观测几何关系确定)。且3颗星情况下略好与2颗卫星情况，这2颗卫星取的是这3颗卫星中的2颗，与上文的推断符合，因此印证该算法是可行的。6结论针对GPS接收机观测卫星数不足4颗条件下的GPS/SINS数据融合问题，对目前常见的解决方法进行了综述，分析了现有方法的优缺点，并一种新的算法以克服现有算法不足，该算法根据可见卫星的伪距/伪距率信息，利用几何关系，将惯导误差在观测方向的投影消除，仅残留部分不可观测的误差，将误差修正到理论上的最小值。仿真测试结果良好，2～3颗星条件下组合精度相对卫星数大于4颗的情况会有所下降，组合后精度与卫星视线方向与惯导误差矢量的夹角有关，但明显高于纯惯导精度。(下转第102页)王楠，等:卫星数不足条件下GPS/SINS数据融合工程化算法91???????????????????????????????????????????????
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