CN108351420A - 用于在惯性测量单元的静态对准期间检测寄生移动的方法、以及相关的检测设备 - Google Patents

用于在惯性测量单元的静态对准期间检测寄生移动的方法、以及相关的检测设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在惯性测量单元(3)的静态对准期间检测寄生移动的方法，该方法的特征在于以下步骤：接收无线电导航测量值，该无线电导航测量值是由接收机(1)从由无线电导航卫星集合(S)先前发送的信号中获取(100)的；根据所获取的测量值估算(260)惯性测量单元的位移；将所估算的位移与预定阈值进行比较(280)；当该位移超过预定阈值时，指示(290)惯性测量单元的寄生移动；其中，根据所获取的测量值估算(260)惯性测量单元(3)的位移包括针对每个卫星由数据处理单元实施的如下步骤：根据由卫星发送的并在初始接收时刻由接收机接收的第一无线电导航信号的相位和由卫星发送的并在随后的接收时刻由接收机接收的第二无线电导航信号的相位来计算(262)位置变化；估算(264)在初始接收时刻和随后的接收时刻之间接收机相对于卫星的位移；计算(266)所计算的位置变化与所估算的接收机相对于卫星的位移之间的偏差，所估算的惯性测量单元的位移取决于该偏差。

Description

用于在惯性测量单元的静态对准期间检测寄生移动的方法、 以及相关的检测设备
技术领域
本发明涉及一种用于在惯性单元的静态对准期间检测寄生移动的方法，以及一种用于实施这种方法的设备。
背景技术
惯性单元是一种被配置为追踪载体的移动状态的设备，并且该追踪是通过由承载在载体上的惯性传感器提供的测量值来进行的。
惯性单元的对准是初始化阶段，在该阶段期间计算惯性单元的姿态、速度和位置的初始值。
惯性单元的两类对准较为突出：
·静态对准，在此期间载体是不动的；
·移动中的对准，在此期间移动载体相对于地球移动。
在静态对准期间，载体的移动降低了导航初始化的准确性。
已经提出检测这些寄生移动以验证静态对准期间载体的不动性。
这些检测方法利用由惯性单元的惯性传感器提供的惯性测量来检测载体的寄生移动。申请人在文献FR 2 951 535 A1中特别提出了这种方法。
然而，惯性传感器被证明对检测某些特定移动是无效的。
特别地，当前惯性传感器的精度有限，检测不到低频振荡移动，例如石油平台或摩天大楼屋顶上的直升机起降场所经受的低频振荡移动。
另一方面，通常测量速度变化的惯性传感器(例如，坐落在平静海面上的船舶上的航空器的惯性测量导航单元)在静态对准期间不检测载体的匀速直线位移。
文献WO 2006/025825还公开了一种用于基于测量GPS自主地面速度来检测惯性单元的静态对准期间的寄生移动的方法。但是这种方法对于使得能够检测上述非常特殊的移动(匀速直线位移、低频振荡)来说是不够精确的。
发明内容
本发明的目的是在惯性单元的静态对准期间检测该惯性单元的低频震荡移动或匀速直线移动。
因此，根据本发明的第一方面，本发明提出一种用于在惯性单元的静态对准期间检测寄生移动的方法，所述方法包括以下步骤：
接收无线电导航测量值，所述无线电导航测量值是由接收机从由无线电导航卫星的集合先前发送的信号中获取的；
根据所获取的测量值估算所述惯性单元的位移；
将所估算的位移与预定阈值进行比较；
当所述位移超过所述预定阈值时，发信号指示所述惯性单元的寄生移动；
其中，根据所获取的测量值估算所述惯性单元的位移包括针对每个卫星进行的如下步骤：
根据以下参数计算位置变化：
由所述卫星发送的并在初始接收时刻由所述接收机接收的第一无线电导航信号的相位；以及
由所述卫星发送的并在随后的接收时刻由所述接收机接收的第二无线电导航信号的相位，
估算在所述初始接收时刻和所述随后的接收时刻之间，所述接收机相对于所述卫星的位移；
计算所计算的位置变化与所估算的所述接收机相对于所述卫星的位移之间的偏差，所估算的所述惯性单元的位移取决于所述偏差。
由信号接收机提供的测量值检测每秒一厘米级别的地理位移。这些测量值构成比惯性测量值更有效的输入数据，用于估算惯性单元的位移，特别是估算由低频振荡或匀速直线移动引起的位移。
特别地，基于在不同时刻接收到的相位的惯性单元的位移估算步骤的子步骤使得能够实现比基于GPS自主地面速度的估算更高的精度。这些相位构成用于特别准确地估算惯性单元的位移的数据，寄生移动和非寄生移动之间的辨别的准确性也更高。
根据本发明的检测方法可以进一步包括单独使用的或在任何技术上可能的情况下组合使用的以下可选特征。
所述集合包括至少四个卫星。用这种数量的卫星，可以确定在三个空间方向上的惯性单元的潜在寄生位移以及接收机的时偏的变化(所谓的四个未知数)，且不需要关于该单元的位移的或关于所述接收机所使用的精度的任何假设。
在一个实施例中，两个信息项为第一信号的相位和第二信号的相位。
所有卫星的初始接收时刻基本相同，以及所有卫星的随后的接收时刻基本相同。这样做的效果是提高位移估算的准确性并因此检测非常微弱的移动。
所述惯性单元的位移可进一步通过被应用于所计算的不同偏差的最小二乘法来估算。
在所述初始接收时刻和所述随后的接收时刻之间所述接收机相对于其中一个卫星的位移可以根据如下数据来估算：
在所述初始接收时刻所述卫星的位置；
在所述随后的接收时刻所述卫星的位置；
在所述初始接收时刻由所述惯性单元提供的位置，以及
在所述随后的接收时刻由所述惯性单元提供的位置。
此外，对于由其中一个卫星发送的每个无线电导航信号，可以设置导航测量值包括在所述卫星的发送时刻卫星的位置，并且设置在所述信号的接收时刻所述卫星的位置是根据在同一信号的发送时刻的所述卫星的位置来计算的。
所述发送时刻所述卫星的位置可以在所述接收时刻的地球参考系中表示，且通过如下乘法来计算得到：在所述发送时刻所述卫星的坐标矢量(所述坐标在所述发送时刻的地球参考系中表示)乘以表示在所述发送时刻和所述接收时刻之间所述无线电导航信号从所述卫星传播到所述接收机期间地球参考系的旋转的矩阵。
所述的方法可进一步包括接收所述惯性单元的对准启动消息，在初始时刻接收的每个信号为在接收到所述启动消息之后由所述接收机接收的来自于其中一个卫星的所述第一信号。这使得能够检测发生在静态对准刚刚开始时的寄生移动。
根据所获取的测量值估算所述惯性单元的位移可进一步包括：针对每个卫星，计算在所述初始接收时刻与所述随后的接收时刻之间连接所述接收机和所述卫星的瞄准线的方向余弦的变化，所估算的惯性单元的位移取决于所计算的方向余弦的变化。由于在所述初始接收时刻和所述随后的接收时刻之间所述卫星相对于所述惯性单元的载体移动，因此接收机和该卫星之间的瞄准线也会在该时间间隔内移动。因此，通过考虑所述瞄准线的方向余弦的变化，进一步提高了在该时间周期期间惯性单元的位移估算的准确性，并且因此进一步地提高了该方法的寄生移动和非寄生移动之间的辨别精度。
所述方法还可以包括验证由所述接收机获取的测量值的有效性，所述位移的估算步骤是基于被宣称为有效的测量值而选择性地执行的。因此，这使得能够避免由于接收到的无线电导航信号的故障而导致的寄生移动的错误警报或遗漏检测的问题。
根据本发明的第二方面，提出了一种惯性单元的静态对准的方法，包括以下步骤：
在静态对准期间使用根据前述权利要求中任一项所述的方法检测惯性单元的寄生移动；
响应于检测，暂停对准，或根据检测到的所述寄生移动重新配置用于对准所述惯性单元的至少一个对准参数。
根据本发明的第三方面，提出了一种用于在惯性单元的静态对准期间检测寄生移动的设备，所述设备包括：
用于接收导航测量值的输入端，所述导航测量值是由接收机从由无线电导航卫星的集合先前发送的无线电导航信号中获取的；
数据处理单元，被配置为用于：
根据所获取的导航测量值估算所述惯性单元的位移；
将所估算的位移与预定阈值进行比较，
输出端，用于当所述位移超过所述预定阈值时，发送数据信号指示所述惯性单元的寄生移动。
该设备可进一步包括无线电导航接收机，其被配置为从由卫星先前发送的无线电导航信号中获取无线电导航测量值并且被配置为将所述测量值发送给所述数据处理单元。
根据本发明的第四个方面，提出了一种系统，包括：
根据按照本发明第三方面的权利要求中任一项所述的检测设备；
导航单元，所述导航单元被配置为根据由所述检测设备检测到的寄生移动实施惯性单元的静态对准。
根据本发明的第五个方面，提出了一种包括程序代码指令的计算机程序产品，当所述程序产品被至少一个数据处理单元执行时，所述程序代码指令用于执行根据本发明第一方面所述的方法的步骤。
附图说明
本发明的其他特征、目的和优点将从下面的描述中显现，该描述仅是说明性的而非限制性的，并且必须参照附图来考虑，其中：
图1示意性地示出了根据本发明实施例的惯性单元以及用于检测寄生移动的设备；
图2和图3示出了根据本发明实施例的由图1所示的设备执行的用于检测寄生移动的方法的步骤。
在所有附图中，类似的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
参考图1，系统包括接收机1，用于检测寄生移动的设备2以及惯性单元3。
该系统承载于诸如车辆、船舶或航空器之类的移动载体上。
信号接收机1本身是已知的。该接收机1包括一个或多个天线，其被配置为采集从无线电导航卫星S1至Sn的集合S发出的信号，例如全球定位系统(GPS)或全球导航卫星系统(GNSS)或伽利略定位系统(GALILEO)类型的信号。接收机1还包括用于根据由接收机1的天线接收的信号产生测量值的装置。
接收机1例如配置有预定的采样频率。
接收机1还包括本身已知的复位装置，其被配置用于暂时复位由不同的无线电导航信号相对于彼此传输的测量值。
如图1所示，接收机1可以形成检测设备2的一部分或者构成能够与检测设备2进行通信的自主构件。
惯性单元3包括导航单元30和惯性传感器32。
本身已知的导航单元30被具体配置为根据现有技术中已知的方法来实施惯性单元3的静态对准。导航单元30包括例如被配置为执行静态对准算法的至少一个处理器。
惯性传感器32包括例如提供测量值Sa的加速度计和/或提供测量值Sg的陀螺仪。
惯性单元3还可以包括用户界面。
检测设备2被配置为在由惯性单元3的导航单元30实施的静态对准期间检测寄生移动。
检测设备2包括一输入端，该输入端被配置为接收由接收机1获取的由无线电导航卫星集合S发送的信号的测量值。
检测设备2还包括数据处理单元20以及用于与惯性单元3的导航单元30通信的装置。
通信装置是双向的，包括被配置为接收从导航单元30发出的数据x的输入端，以及被配置为将由处理单元20产生的数据y传输至导航单元30的输出端。
数据处理单元20通常包括用于运行计算机程序的至少一个处理器。该计算机程序包括程序代码指令，当这些指令由处理单元20的处理器执行时，该程序代码指令被配置为实施用于在惯性单元3静态对准期间检测该惯性单元的寄生移动的方法。
此外，数据处理单元20和导航单元30可以是自主的物理部件或组合在同一壳体内的物理部件。
检测设备2还包括用于存储数据，尤其是从接收机1接收的测量值的存储器22。
参考图2，图1中所示的系统如下进行操作。
集合S中的每个无线电导航卫星(通常称为Si)传输连续的无线电导航信号。每个无线电导航信号由传输时刻表征。在所传输的信号中提供有该传输时刻。
当接收机1沿着瞄准线Li在其中一个无线电导航卫星Si的视野中时，接收机1在不同的接收时刻接收由该卫星发送的连续信号，并从接收到的信号中获取连续的导航测量值(步骤100)。
在下文中，标注为Mi的无线电导航测量值表示与由集合S的卫星中的给定卫星Si发送的信号(即在给定接收时刻由接收机1接收的信号)相关的一组数据。这样，无线电导航测量值Mi表征为：属于集合S的发射卫星Si的标识符、该卫星发送该信号的发送时刻、接收机1接收该信号的时刻以及由该信号所传输的信息。
给定的无线电导航测量值Mi尤其包括表示由接收机1接收的相应信号的相位的数据。
给定的无线电导航测量值Mi还包括传输卫星Si的注有日期的位置信息项，该日期为由该卫星传输的信号的发送时刻。该位置通常以地球参考系(即相对于地球的固定参考系)中的笛卡尔坐标的形式来表示。
由接收机1获取100的与集合S中的卫星相对应的无线电导航测量值Mi的集合被传输到检测设备2的处理单元20。每个测量值带有接收机1接收对应信号的接收时刻的时间戳。
接收机1使用预定的采样频率产生无线电导航测量值。以这种方式，由两个不同卫星Si和Sj发送的在接近的时间点(其偏差小于接收机1的采样周期)到达接收机1的两个无线电导航信号可以产生带有接收机1的相同接收时刻的时间戳的两个测量值。在下文中，这两个信号被认为是同时接收的。考虑及此，接收机1的重调装置对由无线电导航信号传输的信息进行校正，以考虑所进行的采样。
在给定时刻，导航单元30触发300惯性单元3的静态对准方法。
导航单元30生成指示启动静态对准的消息，并将该消息传输到检测设备2的处理单元20。
一经接收200启动消息，处理单元20实施用于在静态对准期间检测寄生移动的方法。
处理单元20验证220它从接收机1接收到的无线电导航测量值的有效性，特别是包含在这些测量值中的相位信息的有效性。如果测量值被宣称为无效，则该测量值将不会被处理单元20使用。如果测量值被宣称为有效，则该测量值可由处理单元20使用。
该验证220使得不会由于接收机1所提供的测量值中包含的错误信息而导致寄生移动的检测恶化。
优选地，在处理单元20接收到惯性单元3的对准阶段的启动消息之后，触发验证220。
处理单元20存储240它从接收机1接收到的无线电导航测量值，例如选择性地存储在完成验证220时被宣称为有效的那些测量值。
按照惯例，根据由集合S中的卫星Si发送的信号计算出的且在当处理单元20接收到对准启动消息的时刻之后由处理单元20存储的第一无线电导航测量值Mi的集合将被称为“初始无线电导航测量值的集合”。由接收机1接收从中导出该初始测量值的这些测量值的时刻也被称为“初始接收时刻”或者更简单地称为“初始时刻”，并且该时刻被标记为
进一步考虑通常被称为“随后的无线电导航测量值集合”的第二无线电导航测量值集合，该第二无线电导航测量值集合是在初始测量值集合之后由处理单元20存储的并且是根据由集合S中的卫星Si发送且由接收机1在初始时刻之后的时刻tr接收的无线电导航信号来得到的。
对于每一个卫星Si，有
换句话说，所有卫星Si的初始接收时刻基本相同，并且所有卫星Si的随后的接收时刻基本相同。
参照图3，位移的估算260包括以下步骤。
一方面根据所有初始无线电导航测量值以及另一方面根据所有随后的无线电导航测量值，以及对于集合S中的每个卫星Si，处理单元20计算262在初始接收时刻接收的由卫星Si发送的信号和在随后的接收时刻tr接收的由卫星Si发送的信号之间的位置变化测量值DRi(tr)。
对于给定的卫星Si，相关的位置变化是以下两项信息的函数：在来自卫星Si的初始存储的测量值中包括的信息项以及在来自卫星Si的随后并对应存储的测量值中包括的信息项
因此，根据如下通式来计算位置变化：
在对所获得的结果的准确性方面特别有利的实施例中，两个信息项Inf oi为相位φi。则上面的通式为：
其中，λi为由卫星Si发射的信号的波长。
这种位置变化在文献中也被称为“δ范围”。
在步骤262的其他实施例中，两个信息项是由接收机1计算出的伪速度或伪距离。
另外，处理单元20针对每个卫星Si估算264在初始接收时刻和随后的接收时刻tr之间接收机1相对于该卫星Si的位移。
在一个实施例中，基于以下位置信息来计算264接收机1相对于卫星Si的位移：
在初始接收时刻卫星Si的位置，标注为其中表示在初始接收时刻时的地球参考系；
在随后的接收时刻tr处卫星Si的位置，标注为其中表示在随后的接收时刻时的地球参考系；
在初始接收时刻时惯性单元3的位置，标注为以及
在随后的接收时刻tr时惯性单元3的位置，标注为
然后基于该信息执行的计算264可以如下：
接收机1相对于卫星Si的位移主要为受接收机1的时钟误差影响的距离。
惯性单元3的两个位置是通过由惯性单元3的惯性传感器32提供的测量值(通常为加速度测量值Sa和角速度测量值Sg)来计算的。
在卫星发射信号的发送时刻卫星Si的位置是根据在该卫星Si已经发射该信号的时刻卫星S的位置来如下计算的：
在这个等式中，卫星Si的两个位置为前面提及的在地球参考系中表示的坐标矢量的形式。在发送时刻时卫星Si的位置矢量乘以表示在发送时刻和接收时刻之间导航信号的传播期间地球参考系的旋转的矩阵，以产生在接收时刻处卫星S的位置矢量。
处理单元20然后计算266在步骤262中计算的位置变化和在步骤264中估算的位移之间的偏差或改变：
innoDRi(tr)＝测量值DRi(tr)-模型DRi(tr)
另外，处理单元计算在初始接收时刻和随后的接收时刻tr之间，连接接收机1至卫星Si的瞄准线Li的方向余弦的变化。
该方向余弦的变化(标注为Δui(tr))也可以被表示为上述地球参考系中的坐标矢量，其由下面的计算268得出：
在这个阶段，处理单元20具有n个改变(或偏差)innoDR_i(tr)的集合以及两个接收时刻tr和之间的n个方向余弦的变化Δui(tr)的集合，每个改变以及每个方向余弦的变化来自于源于不同卫星Si的测量值。
处理单元20使用该n个改变和n个方向余弦的变化来估算269从初始时刻起惯性单元3的位移。
可以确定四个值以充分表征惯性单元的位移：从初始时刻起在三个空间方向上惯性单元的三个位移分量以及从初始时刻起接收机1的时偏的变化。
在一个实施例中，处理单元20根据所计算的偏差innoDR_i(tr)的集合和与方向余弦相关联的变化Δui(tr)的集合来估算269从初始时刻起惯性单元沿着参考点的三个轴线x、y、z的位移以及从初始时刻起接收机在每个接收时刻tr的时偏的变化Δb(tr)。
处理单元20使用例如最小二乘法来进行该位移计算。要做到这一点，处理单元20根据与方向余弦的变化相关的集合建立如下矩阵H(tr)：
处理单元20通过如下公式来估算惯性单元3的位移：
在上文所描述的步骤269的实施例中，将会注意到，已经使用了取决于来自四个不同卫星Si的测量值的四个偏差。这使得能够通过四个等式直接确定四个未知量，即从初始时刻开始惯性单元沿着x、y、z轴的位移以及从初始时刻开始接收机1的时偏的变化。
然而，通过对上述四个未知数中的一些进行附加假设，可以使用数量n少于4个的卫星来执行该计算。例如，在一些静态对准环境中，可以假定惯性单元沿着上述参考系的至少一个轴线(例如，轴线z)的位移为零。在这种情况下，所实施的方法显然将确定该单元沿着该轴线没有可能是寄生的位移。而且，当接收机1具有诸如原子时钟之类的足够精确的时钟时，由接收机1的时偏变化所构成的第四个未知数可以被认为是零。
在该方法的特定变体中，对所计算出的偏差或改变执行临时的预过滤以减少例如由载体产生的环境噪声。
再次参考图2，处理单元20将例如所估算的位移标准值‖Δr(rt)‖(或从其分量计算出的任何其他函数)与一个或多个预定阈值进行比较280。有利地，根据针对在静止状态下考虑的载体以及针对与该测试相关联的误警报概率接收机1所获取的相位测量值上的残余噪声的统计值来选择这些阈值。考虑到影响残余噪声的因素，例如对流层的传播误差对卫星Si的海拔高度的影响，可能需要多次统计。
如果所估算的位移被证明将小于阈值，则这些位移被认为是可以忽略的位移。
如果所估算的位移被证明将大于或等于阈值，则这些位移被认为是可能损害仍在进行的惯性单元的正确对准的寄生移动。在该第二种情况下，在执行惯性单元3的对准的过程中，处理单元20产生这种寄生移动的信令消息并将该信令消息传输290至导航单元30。
一经接收到该信令消息，导航单元30可以采用多种策略320。
第一种策略是中断正在进行的对准。
第二种策略是在考虑刚刚检测到的寄生移动的同时继续对准；例如，导航单元30根据由处理单元20估算的且被视为寄生位移的位移Δr来重新配置对准算法所使用的至少一个对准参数。
对准因此过早地结束340，或者在考虑了检测到的寄生移动之后结束。

Claims (15)

1.一种用于在惯性单元(3)的静态对准期间检测寄生移动的方法，所述方法的特征在于包括以下步骤：
接收无线电导航测量值，所述无线电导航测量值是由接收机(1)从由无线电导航卫星的集合(S)先前发送的信号中获取(100)的；
根据所获取的测量值估算(260)所述惯性单元(3)的位移；
将所估算的位移与预定阈值进行比较(280)；
当所述位移超过所述预定阈值时，发信号指示(290)所述惯性单元(3)的寄生移动，
其中，根据所获取的测量值估算(260)所述惯性单元(3)的位移包括针对每个卫星进行的如下步骤：
根据以下参数计算(262)位置变化：
由所述卫星发送的并在初始接收时刻由所述接收机接收的第一无线电导航信号的相位；以及
由所述卫星发送的并在随后的接收时刻由所述接收机接收的第二无线电导航信号的相位，
估算(264)在所述初始接收时刻和所述随后的接收时刻之间所述接收机相对于所述卫星的位移；
计算(266)所计算的位置变化与所估算的所述接收机相对于所述卫星的位移之间的偏差，所估算的所述惯性单元的位移取决于所述偏差。
2.根据前述权利要求所述的方法，进一步包括：
接收所述惯性单元的对准的启动消息，在初始时刻接收的每个信号为在接收到所述启动消息之后由所述接收机接收的来自于其中一个卫星的所述第一信号。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据所获取的测量值估算(260)所述惯性单元的位移包括针对每个卫星进行的如下子步骤：
计算(268)在所述初始接收时刻与所述随后的接收时刻之间连接所述接收机和所述卫星的瞄准线(L)的方向余弦的变化，所估算的惯性单元的位移取决于所计算的方向余弦的变化。
4.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述集合(S)包括至少四个卫星。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所有卫星的所述初始接收时刻基本相同，并且所有卫星的所述随后的接收时刻基本相同。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述惯性单元的位移是通过对所计算的不同偏差应用最小二乘法来估算(269)的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述初始接收时刻和所述随后的接收时刻之间所述接收机相对于其中一个卫星的位移是根据如下数据来估算(264)的：
在所述初始接收时刻时所述卫星的位置；
在所述随后的接收时刻时所述卫星的位置；
在所述初始接收时刻时由所述惯性单元(3)提供的位置，以及
在所述随后的接收时刻时由所述惯性单元(3)提供的位置。
8.根据前述权利要求所述的方法，其中，对于由其中一个卫星发送的每个无线电导航信号：
所述导航测量值包括在所述卫星的发送时刻所述卫星的位置；
在所述信号的接收时刻所述卫星的位置是根据在同一信号的发送时刻所述卫星的位置来计算的。
9.根据前述权利要求所述的方法，其中，在所述发送时刻所述卫星的位置表示在所述接收时刻的地球参考系中，且通过下述两项相乘来计算得到：
在所述发送时刻所述卫星的坐标矢量，所述坐标在所述发送时刻的地球参考系中表示，
表示在所述发送时刻和所述接收时刻之间所述无线电导航信号从所述卫星传播到所述接收机期间所述地球参考系的旋转的矩阵。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：验证(220)由所述接收机(1)获取的测量值的有效性，所述位移的估算步骤(266)是基于被宣称为有效的测量值而选择性地执行的。
11.一种惯性单元(3)的静态对准的方法，包括以下步骤：
在所述静态对准期间使用根据前述权利要求中任一项所述的方法检测所述惯性单元(3)的寄生移动，
响应于检测，暂停(320)对准，或根据检测到的所述寄生移动重新配置用于对准所述惯性单元的至少一个对准参数。
12.一种用于在惯性单元(3)的静态对准期间检测寄生移动的设备(2)，所述设备包括：
用于接收导航测量值的输入端，所述导航测量值是由接收机(1)从由无线电导航卫星的集合(S)先前发送的无线电导航信号中获取的；
数据处理单元(20)，被配置为用于：
根据所获取的导航测量值估算所述惯性单元(3)的位移；
将所估算的位移与预定阈值进行比较，
输出端，用于当所述位移超过所述预定阈值时，发送数据信号指示所述惯性单元的寄生移动，
其中，根据所获取的测量值估算(260)所述惯性单元(3)的位移包括针对每个卫星由所述数据处理单元执行的如下步骤：
根据以下参数计算(262)位置变化：
由所述卫星发送的并在初始接收时刻由所述接收机接收的第一无线电导航信号的相位；以及
由所述卫星发送的并在随后的接收时刻由所述接收机接收的第二无线电导航信号的相位，
估算(264)在所述初始接收时刻和所述随后的接收时刻之间所述接收机相对于所述卫星的位移；
计算(266)所计算的位置变化与所估算的所述接收机相对于所述卫星的位移之间的偏差，所估算的所述惯性单元的位移取决于所述偏差。
13.根据前述权利要求所述的设备(2)，进一步包括无线电导航接收机(1)，所述无线电导航接收机被配置为从由卫星先前发送的无线电导航信号中获取无线电导航测量值，并且被配置为将所述测量值发送给所述数据处理单元。
14.一种系统，包括：
根据权利要求15至16中任一项所述的检测设备(2)；
导航单元(20)，所述导航单元被配置为根据由所述检测设备(2)检测的寄生移动来实施惯性单元(3)的静态对准。
15.一种包括程序代码指令的计算机程序产品，当所述程序产品被至少一个数据处理单元执行时，所述程序代码指令用于执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法的步骤。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109631890A (zh) * 2019-01-08 2019-04-16 北京天地玛珂电液控制系统有限公司 提高掘进机姿态定位精度的方法、系统及电子设备
CN112964275B (zh) * 2021-02-04 2023-03-14 上海卫星工程研究所 适用于在轨卫星的载荷指向角的测量装置

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004034077A2 (en) * 2002-10-04 2004-04-22 Sigtec Navigation Pty Ltd Satellite-based positioning system improvement
US20040237626A1 (en) * 2001-08-09 2004-12-02 Challoner A. Dorian Cloverleaf microgyroscope with electrostatic alignment and tuning
WO2006025825A1 (en) * 2004-08-30 2006-03-09 Honeywell International Inc. System and method for employing an aided-alignment mode to align an inertial reference system
CN101187567A (zh) * 2007-12-18 2008-05-28 哈尔滨工程大学 基于多普勒的光纤陀螺捷联惯导系统初始姿态确定方法
CN101246022A (zh) * 2008-03-21 2008-08-20 哈尔滨工程大学 基于滤波的光纤陀螺捷联惯导系统两位置初始对准方法
CN101246023A (zh) * 2008-03-21 2008-08-20 哈尔滨工程大学 微机械陀螺惯性测量组件的闭环标定方法
FR2925670A1 (fr) * 2007-12-21 2009-06-26 Thales Sa Procede d'alignement autonome de centrale inertielle pour instrument de bord pouvant equiper un aeronef et instrument de bord pouvant utiliser un tel procede
CN102384755A (zh) * 2010-09-02 2012-03-21 何平 机载相控阵天气雷达高精度测量瞬时航速方法
CN102445200A (zh) * 2011-09-30 2012-05-09 南京理工大学 微小型个人组合导航系统及其导航定位方法
EP2629053A2 (en) * 2012-02-17 2013-08-21 Honeywell International Inc. Estimation of conventional inertial sensor errors with atomic inertial sensor
CN103604445A (zh) * 2013-12-02 2014-02-26 天津光电通信技术有限公司 惯性导航技术仿真测试系统
CN103759730A (zh) * 2014-01-16 2014-04-30 南京师范大学 一种基于导航信息双向融合的行人与智能移动载体的协同导航系统及其导航方法
US8977512B1 (en) * 2011-06-17 2015-03-10 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Method and apparatus for alignment harmonization
CN104501838A (zh) * 2015-01-20 2015-04-08 上海华测导航技术有限公司 捷联惯导系统初始对准方法
FR3013829A1 (fr) * 2013-11-22 2015-05-29 Sagem Defense Securite Procede d'alignement d'une centrale inertielle
CN104729530A (zh) * 2014-10-13 2015-06-24 北京航空航天大学 一种惯导/北斗组合导航的半实物仿真方法
CN104748761A (zh) * 2013-12-26 2015-07-01 南京理工大学 基于最优姿态匹配的动基座传递对准时延补偿方法
CN104764463A (zh) * 2015-03-19 2015-07-08 北京航天自动控制研究所 一种惯性平台调平瞄准误差的自检测方法
CN105021212A (zh) * 2015-07-06 2015-11-04 中国人民解放军国防科学技术大学 一种初始方位信息辅助下潜航器快速传递对准方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2951535B1 (fr) * 2009-10-15 2011-12-02 Sagem Defense Securite Procede de detection de mouvements parasites lors de l'alignement d'une centrale inertielle

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040237626A1 (en) * 2001-08-09 2004-12-02 Challoner A. Dorian Cloverleaf microgyroscope with electrostatic alignment and tuning
WO2004034077A2 (en) * 2002-10-04 2004-04-22 Sigtec Navigation Pty Ltd Satellite-based positioning system improvement
WO2006025825A1 (en) * 2004-08-30 2006-03-09 Honeywell International Inc. System and method for employing an aided-alignment mode to align an inertial reference system
CN101187567A (zh) * 2007-12-18 2008-05-28 哈尔滨工程大学 基于多普勒的光纤陀螺捷联惯导系统初始姿态确定方法
FR2925670A1 (fr) * 2007-12-21 2009-06-26 Thales Sa Procede d'alignement autonome de centrale inertielle pour instrument de bord pouvant equiper un aeronef et instrument de bord pouvant utiliser un tel procede
CN101246022A (zh) * 2008-03-21 2008-08-20 哈尔滨工程大学 基于滤波的光纤陀螺捷联惯导系统两位置初始对准方法
CN101246023A (zh) * 2008-03-21 2008-08-20 哈尔滨工程大学 微机械陀螺惯性测量组件的闭环标定方法
CN102384755A (zh) * 2010-09-02 2012-03-21 何平 机载相控阵天气雷达高精度测量瞬时航速方法
US8977512B1 (en) * 2011-06-17 2015-03-10 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Method and apparatus for alignment harmonization
CN102445200A (zh) * 2011-09-30 2012-05-09 南京理工大学 微小型个人组合导航系统及其导航定位方法
EP2629053A2 (en) * 2012-02-17 2013-08-21 Honeywell International Inc. Estimation of conventional inertial sensor errors with atomic inertial sensor
FR3013829A1 (fr) * 2013-11-22 2015-05-29 Sagem Defense Securite Procede d'alignement d'une centrale inertielle
CN103604445A (zh) * 2013-12-02 2014-02-26 天津光电通信技术有限公司 惯性导航技术仿真测试系统
CN104748761A (zh) * 2013-12-26 2015-07-01 南京理工大学 基于最优姿态匹配的动基座传递对准时延补偿方法
CN103759730A (zh) * 2014-01-16 2014-04-30 南京师范大学 一种基于导航信息双向融合的行人与智能移动载体的协同导航系统及其导航方法
CN104729530A (zh) * 2014-10-13 2015-06-24 北京航空航天大学 一种惯导/北斗组合导航的半实物仿真方法
CN104501838A (zh) * 2015-01-20 2015-04-08 上海华测导航技术有限公司 捷联惯导系统初始对准方法
CN104764463A (zh) * 2015-03-19 2015-07-08 北京航天自动控制研究所 一种惯性平台调平瞄准误差的自检测方法
CN105021212A (zh) * 2015-07-06 2015-11-04 中国人民解放军国防科学技术大学 一种初始方位信息辅助下潜航器快速传递对准方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C LIU: "In-orbit estimation of inertia parameters of target satellite after capturing the tracking satellite", 《INTELLIGENT CONTROL & AUTOMATION》 *
王春华: "S波段动中通天线在移动载体中的应用", 《数字通信世界》 *

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Publication number Publication date
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