CN111337963B - 组合导航用基准信息的判断方法、判断装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本申请属于组合导航技术领域,特别适用于运载火箭、导弹等通过卫星进行导航飞行,具体涉及一种组合导航用基准信息的判断方法、判断装置及存储介质。
背景技术
由于卫星导航信息的准确性容易受外界环境干扰以及载体自身动态的影响,异常卫星导航信息进入组合导航滤波器后,会导致滤波估计结果不准确,严重时会造成滤波结果震荡甚至发散,对组合导航系统的性能以及可靠性产生严重影响,从而威胁到运载火箭、导弹武器、飞机等载体飞行器的飞行安全和作战效能,因此对卫星导航信息的有效性进行判断是非常必要的。
惯性和卫星组合导航系统中,传统的组合导航用基准信息的判断方法主要采用卫星导航定位装置内部的故障检测方法或是以惯性导航结果为基准的绝对误差门限法。
卫星导航定位装置内部的故障检测方法,一般使用多颗导航卫星的伪距测量值等冗余导航信息进行卫星导航信息异常判断(如RAIM算法等),该方法计算复杂,而且需要5颗以上导航卫星的信息才能够进行。该方法未能充分利用惯性和卫星组合导航系统中两种不同体制的导航信息进行异常判断,即便卫星导航定位装置内部采用了RAIM算法,受外界自然环境、电磁环境以及载体动态等复杂环境影响,所设门限也无法检测出卫星导航信息的所有问题。
以惯性导航结果为基准的绝对误差门限法主要是根据惯性导航系统的性能和实际飞行任务剖面,设置惯性导航的速度、位置最大误差门限值,将卫星导航结果与惯性导航结果进行做差比较,若差值大于设置的最大误差门限,则判断卫星导航信息出现异常;若差值小于设置门限,则判断卫星导航信息正常。由于绝对误差门限法以惯性导航全程最大误差作为门限值设置的参考,门限值较宽,可能导致系统工作过程中,跳变量级较小的异常卫星导航信息未被检测出来,影响后续惯性和卫星组合导航精度。另外,绝对误差门限法在惯性导航系统性能下降的情况下,正常卫星导航信息与惯性导航结果做差比较时,造成超出门限的误判,进而无法再利用有效的卫星导航信息来估计惯性导航误差,造成系统组合导航功能的丧失。由于惯性导航精度与系统工作时间以及系统工作任务剖面相关,在组合导航系统工作时长以及任务剖面发生变化时,需要不断调整门限值,组合导航系统的适应能力受到限制。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题,本申请提供了一种组合导航用基准信息的判断方法、判断装置及存储介质。
根据本申请实施例的第一方面,本申请提供了一种组合导航用基准信息的判断方法,其包括以下步骤:
卫星导航信息超时判断;
卫星导航定位装置的状态判断;
对于通过卫星导航信息超时判断、卫星导航定位装置的状态判断和卫星导航值域判断的卫星导航信息,进行卫星导航位置信息和速度信息有效性判断,并将
通过卫星导航位置信息和速度信息有效性判断的当前拍卫星导航信息判定为有效的卫星
导航信息;
对当前拍有效的卫星导航信息是否能够作为组合导航用基准信息进行判断,以得到组合导航用基准信息。
上述组合导航用基准信息的判断方法中,所述卫星导航信息超时判断的具体过程为:
接收到卫星导航定位装置发送的信息同步脉冲后,开始计时;
预设超时判断门限,将脉冲数据时间间隔与预设的超时判断门限进行比较,如果脉冲数据时间间隔小于或等于超时判断门限,则对当前拍卫星导航信息进行卫星导航定位装置的状态判断。
进一步地,所述卫星导航定位装置的状态判断的具体过程为:
更进一步地,所述卫星导航位置信息和速度信息有效性判断的具体过程为:
对卫星导航位置信息有效性进行判断,其包括:
计算当前拍卫星导航位置信息与惯性导航位置信息的差值与上一拍有效的卫星导航位置信息与惯性导航位置信息差值的差值;
判断当前拍卫星导航位置信息与惯性导航位置信息的差值与上一拍有效的卫星导航位置信息与惯性导航位置信息差值的差值是否小于或等于当前拍卫星导航信息的位置差值的门限值;
如果是,则对卫星导航速度信息有效性进行判断;
对卫星导航速度信息有效性进行判断,其包括:
计算当前拍卫星导航速度信息与惯性导航速度信息的差值与上一拍有效的卫星导航速度信息与惯性导航速度信息差值的差值;
判断当前拍卫星导航速度信息与惯性导航速度信息的差值与上一拍有效的卫星导航速度信息与惯性导航速度信息差值的差值是否小于或等于当前拍卫星导航信息的速度差值的门限值;
如果是,则判定当前拍卫星导航信息有效。
更进一步地,所述对卫星导航位置信息有效性进行判断的具体过程为:
当前拍卫星导航发惯系下的位置为:
当前拍惯性导航发惯系下的位置为:
计算当前拍卫星导航位置信息与惯性导航位置信息的差值:
上一拍有效的卫星导航发惯系下的位置为:
上一拍有效的卫星导航信息对应时刻的惯性导航发惯系下的位置为:
计算上一拍有效的卫星导航位置信息与惯性导航位置信息的差值:
计算两拍位置信息差值的差值;
计算当前拍的位置差值的门限值:
更进一步地,所述对卫星导航速度信息有效性进行判断的具体过程为:
当前拍卫星导航发惯系下的速度为:
当前拍惯性导航发惯系下的速度为:
计算当前拍卫星导航位置信息与惯性导航速度信息的差值:
上一拍有效的卫星导航发惯系下的速度为:
上一拍有效的卫星导航信息对应时刻的惯性导航发惯系下的速度为:
计算上一拍有效的卫星导航位置信息与惯性导航速度信息的差值:
计算两拍速度信息差值的差值:
计算当前拍卫星导航信息的速度差值的门限值:
如果是,则判定当前拍卫星导航信息有效。
上述组合导航用基准信息的判断方法中,所述对当前拍有效的卫星导航信息是否能够作为组合导航用基准信息进行判断的过程为:
如果当前拍卫星导航信息已通过卫星导航信息超时判断、卫星导航定位装置的状
态判断、卫星导航值域判断以及卫星导航位置信息和速度信息有效性判断,则判
定当前拍卫星导航信息有效,卫星导航信息连续有效拍数加1,卫星导
航信息连续无效拍数清零
根据本申请实施例的第二方面,本申请提供了一种组合导航用基准信息的判断装置,其包括:
存储器和处理器,所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令,执行上述任一项所述的组合导航用基准信息的判断方法。
根据本申请实施例的第三方面,本申请还提供了一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的组合导航用基准信息的判断方法。
根据本申请的上述具体实施方式可知,至少具有以下有益效果:本申请利用惯性导航误差漂移式缓慢增长的特性,动态设置卫星导航信息位置、速度的跳变检测门限,能够有效检出异常的卫星导航信息,降低漏检和误检的概率,提高判断方法的可靠性和适应性。
本申请通过设计惯性和卫星组合导航基准信息可用的判断逻辑,在经过多重不同的检测和连续有效判断之后,才将卫星导航信息引入到组合导航计算中,保证组合导航滤波过程不受异常信息的影响,提高组合导航滤波的可靠性。
应了解的是,上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的,其并不能限制本申请所欲主张的范围。
附图说明
下面的所附附图是本申请的说明书的一部分,其示出了本申请的实施例,所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。
图1为本申请实施例提供的一种组合导航用基准信息的判断方法的流程图之一。
图2为本申请实施例提供的一种组合导航用基准信息的判断方法的流程图之二。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神,任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后,当可由本申请内容所教示的技术,加以改变及修饰,其并不脱离本申请内容的精神与范围。
本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,但并不作为对本申请的限定。另外,在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等,并非特别指称次序或顺位的意思,也非用以限定本申请,其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的方向用语,例如:上、下、左、右、前或后等,仅是参考附图的方向。因此,使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均为开放性的用语,即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”,包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”;关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。
关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等,用以修饰任何可以细微变化的数量或误差,但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言,此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20%,在部分实施例中可为10%,在部分实施例中可为5%或是其他数值。本领域技术人员应当了解,前述提及的数值可依实际需求而调整,并不以此为限。
某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论,以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。
图1示出本申请组合导航用基准信息的判断方法的一个实施例的流程图。
卫星导航信息与惯性导航信息经过同步计算后,得到同一时刻的卫星导航信息和惯性导航信息,卫星导航信息与惯性导航信息的同步方法,不属于本申请所涉及的范围,这里不进行过多的介绍。
如图1所示,本申请实施例提供的组合导航用基准信息的判断方法包括以下步骤:
S1、卫星导航信息超时判断;
接收到卫星导航定位装置发送的信息同步脉冲后,开始计时。
在预设的时间t时刻,接收卫星导航定位装置通过通讯接口发送的导航数据,如果在规定的时间内没有接收到卫星导航信息,则判定当前拍卫星导航信息无效;如果在规定时间内接收到了卫星导航信息,则进行进入步骤S2,对卫星导航定位装置的状态进行判断。
具体地,预设超时判断门限,将脉冲数据时间间隔与预设的超时判断门限进行比较,如果脉冲数据时间间隔大于超时判断门限,则判定当前拍卫星导航信息已超时,不能作为有效数据进行步骤S2的卫星导航定位装置的状态判断;如果脉冲数据时间间隔小于或等于超时判断门限,则判定当前拍卫星导航信息未超时,则进入步骤S2,对当前拍卫星导航信息进行卫星导航定位装置的状态判断。
S2、卫星导航定位装置的状态判断;
根据卫星导航定位装置的定位状态,判断卫星导航定位装置的定位是否正常;
如果卫星导航定位装置的定位状态表明当前卫星导航定位装置的定位异常,则判定当前拍卫星导航信息无效;
如果卫星导航定位装置的定位状态表明当前卫星导航定位装置的定位正常,则进入步骤S3,对卫星导航PDOP(Position Dilution of Precision,三维位置精度因子)值域进行判断。
其中,当卫星导航定位装置的定位状态为1时,表明卫星导航定位装置的定位正
常,当前拍卫星导航信息能够进入步骤S3进行卫星导航值域判断;当卫星导航定
位装置的定位状态为0时,表明卫星导航定位装置的定位异常,当前拍卫星导航信息无效。
需要说明的是,本申请中不涉及卫星导航定位装置的定位状态是如何得到的,本申请可以从卫星导航定位装置处直接获取其定位状态,进而利用卫星导航定位装置的定位状态判断卫星导航定位装置的定位是否正常。
S4、卫星导航位置、速度信息有效性判断;
S41、对卫星导航位置信息的有效性进行判断;
S411、利用惯性导航误差连续缓慢增长的特点,计算当前拍卫星导航位置信息与惯性导航位置信息的差值与上一拍有效的卫星导航位置信息与惯性导航位置信息差值的差值,其具体计算过程为:
当前拍卫星导航发惯系下的位置为:
当前拍惯性导航发惯系下的位置为:
计算当前拍卫星导航位置信息与惯性导航位置信息的差值:
上一拍有效的卫星导航发惯系下的位置为:
上一拍有效的卫星导航信息对应时刻的惯性导航发惯系下的位置为:
计算上一拍有效的卫星导航位置信息与惯性导航位置信息的差值:
计算两拍位置信息差值的差值;
S412、计算当前拍的位置差值的门限值:
S42、对卫星导航速度信息的有效性进行判断;
S421、计算当前拍卫星导航速度信息与惯性导航速度信息的差值与上一拍有效的卫星导航速度信息与惯性导航速度信息差值的差值,其具体计算过程为:
当前拍卫星导航发惯系下的速度为:
当前拍惯性导航发惯系下的速度为:
计算当前拍卫星导航位置信息与惯性导航速度信息的差值:
上一拍有效的卫星导航发惯系下的速度为:
上一拍有效的卫星导航信息对应时刻的惯性导航发惯系下的速度为:
计算上一拍有效的卫星导航位置信息与惯性导航速度信息的差值:
计算两拍速度信息差值的差值:
S422、计算当前拍卫星导航信息的速度差值的门限值:
S5、卫星基准信息有效逻辑判断,如图2所示,其包括;
S51、有效计数器和无效计数器的计算;
如果当前拍卫星导航信息已通过步骤S1的卫星导航信息超时判断、步骤S2的卫星
导航定位装置的状态判断、步骤S3的卫星导航值域判断以及步骤S4的卫星导航位
置、速度信息有效性判断,则判定当前拍卫星导航信息有效,卫星导航信息连续有效拍数加1,卫星导航信息连续无效拍数清零;
如果当前拍卫星导航信息未通过步骤S1的卫星导航信息超时判断、步骤S2的卫星
导航定位装置的状态判断、步骤S3的卫星导航值域判断以及步骤S4的卫星导航位
置、速度信息有效性判断中的任一判断,则判定当前拍卫星导航信息无效,卫星导航信息连
续无效拍数加1,卫星导航信息连续有效拍数清
零。
S52、判断基准信息有效标志位是否需要置位;
S53、对当前拍卫星导航信息是否能够作为组合导航用基准信息进行判断;
如果当前拍卫星导航信息已通过步骤S1的卫星导航信息超时判断、步骤S2的卫星
导航定位装置的状态判断、步骤S3的卫星导航值域判断以及步骤S4的卫星导航位
置、速度信息有效性判断,且基准信息有效标志位有效,则判定当前拍卫星导航
信息能够作为基准信息用于后续惯性和卫星组合导航;
否则,判定当前拍卫星导航信息不能够作为基准信息用于后续惯性和卫星组合导航。
在上述实施例中,需要说明的是,将首次通过步骤S1的卫星导航信息超时判断、步
骤S2的卫星导航定位装置的状态判断、步骤S3的卫星导值域判断的卫星导航信息
作为判断的有效起始信息,以计算首拍卫星导航信息和惯性导航信息的差值。
下面结合一具体的实施例,采用如图1和图2所示的方法的流程图对本申请实施例提供的组合导航用基准信息的判断方法的应用进行具体说明。
一、已知的各类判据及参数为:
卫星导航定位装置的数据更新频率为1Hz。
二、卫星导航信息及相应时刻的惯性导航信息分别如表1和表2所示。
采用本申请实施例提供的组合导航用基准信息的判断方法,对上述卫星导航信息及相应时刻的惯性导航信息进行检测,得到用于组合导航的基准信息,其具体过程为:
1)第1s时,卫星导航定位装置的定位状态为0,表明卫星导航定位装置未定位,因此,当前拍卫星导航信息无效,不作为判断的有效起始数据。
2)第2s时,卫星导航PDOP值为18.0,超出预设门限值15.0,因此当前拍卫星导航信息无效,不作为判断的有效起始数据。
3)第3s时,卫星导航信息的脉冲数据时间间隔为60ms,大于超时判断门限值50ms,因此,当前拍卫星导航信息无效,不作为判断的有效起始数据。
5)计算第4s时当前拍卫星导航信息与惯性导航信息的差值:
7)计算第5s时当前拍的位置差值的门限值:
计算第5s时当前拍的速度差值的门限值:
8)计算第5s数据差值与上一拍有效数据差值的差值:
9)卫星导航信息连续有效计数器累加,
10)判断基准信息有效标志位是否需要置位;
11)对第6s卫星导航信息的有效性进行检测,上一拍有效的卫星导航信息对应的时间为第5s;
12)计算第6s当前拍的位置差值门限值:
计算第6s当前拍的速度差值门限:
13)计算第6s数据差值与上一拍有效数据差值的差值:
14)卫星导航信息连续有效计数器累加,
15)判断基准信息有效标志位是否需要置位;
16)对第7s卫星导航信息的有效性进行检测,判断步骤与步骤12)和13)相同,不再
详述,得到第7s时当前拍的卫星导航信息有效;则卫星导航信息连续有效计数器累加,,且,则第7s时当前拍的卫
星导航信息能够作为基准信息用于惯性和卫星组合导航计算;
17)第8s时,卫星导航信息的脉冲数据时间间隔为60ms,大于超时判断门限值50ms,因此,当前拍卫星导航信息无效,不作为判断的有效起始数据;
19)计算第9s当前拍的位置差值门限值:
计算第9s当前拍的速度差值门限值:
20)计算第9s数据差值与上一拍有效数据差值的差值:
21)卫星导航信息连续有效计数器累加,有
24)计算第11s当前拍的位置差值的门限值:
计算第11s当前拍的速度差值的门限值:
25)计算第11s数据差值与上一拍有效数据差值的差值:
28)计算第12s当前拍的位置差值门限值:
计算第12s当前拍的速度差值门限值:
29)计算第12s数据差值与上一拍有效数据差值的差值:
在示例性实施例中,本申请实施例还提供了一种组合导航用基准信息的判断装置,其包括存储器以及耦接至该存储器的处理器,处理器被配置为基于存储在存储器中的指令,执行本申请中任一个实施例中的组合导航用基准信息的判断方法。
其中,存储器可以为系统存储器或固定非易失性存储介质等,系统存储器可以存储有操作系统、应用程序、引导装载程序、数据库以及其他程序等。
在示例性实施例中,本申请实施例还提供了一种计算机存储介质,是计算机可读存储介质,例如,包括计算机程序的存储器,上述计算机程序可由处理器执行,以完成本申请中任一个实施例中的组合导航用基准信息的判断方法。
上述的本申请实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如,本申请的实施例也可表示在数据信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)中执行上述方法的程序代码。本申请也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)执行的多种功能。可根据本申请配置上述处理器执行特定任务,其通过执行定义了本申请揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展表示不同的程序语言与不同的格式或形式。也可表示不同的目标平台编译软件代码。然而,根据本申请执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本申请的精神与范围。
以上所述仅表示本申请示意性的具体实施方式,在不脱离本申请的构思和原则的前提下,任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改,均应属于本申请保护的范围。
Claims (10)
1.一种组合导航用基准信息的判断方法,其特征在于,包括以下步骤:
卫星导航信息超时判断;
卫星导航定位装置的状态判断;
对通过卫星导航信息超时判断、卫星导航定位装置的状态判断和卫星导航值域
判断的卫星导航信息,进行卫星导航位置信息和速度信息有效性判断,并将通过卫星导航
位置信息和速度信息有效性判断的当前拍卫星导航信息判定为有效的卫星导航信息;
对当前拍有效的卫星导航信息是否能够作为组合导航用基准信息进行判断,以得到组合导航用基准信息;
所述卫星导航位置信息和速度信息有效性判断的具体过程为:
对卫星导航位置信息有效性进行判断,其包括:
计算当前拍卫星导航位置信息与惯性导航位置信息的差值与上一拍有效的卫星导航位置信息与惯性导航位置信息差值的差值;
判断当前拍卫星导航位置信息与惯性导航位置信息的差值与上一拍有效的卫星导航位置信息与惯性导航位置信息差值的差值是否小于或等于当前拍卫星导航信息的位置差值的门限值;
如果是,则对卫星导航速度信息有效性进行判断;
对卫星导航速度信息有效性进行判断,其包括:
计算当前拍卫星导航速度信息与惯性导航速度信息的差值与上一拍有效的卫星导航速度信息与惯性导航速度信息差值的差值;
判断当前拍卫星导航速度信息与惯性导航速度信息的差值与上一拍有效的卫星导航速度信息与惯性导航速度信息差值的差值是否小于或等于当前拍卫星导航信息的速度差值的门限值;
如果是,则判定当前拍卫星导航信息有效;
所述当前拍卫星导航信息的位置差值的门限值为:
所述当前拍卫星导航信息的速度差值的门限值:
2.根据权利要求1所述的组合导航用基准信息的判断方法,其特征在于,所述卫星导航信息超时判断的具体过程为:
接收到卫星导航定位装置发送的信息同步脉冲后,开始计时;
预设超时判断门限,将脉冲数据时间间隔与预设的超时判断门限进行比较,如果脉冲数据时间间隔小于或等于超时判断门限,则对当前拍卫星导航信息进行卫星导航定位装置的状态判断。
8.根据权利要求1所述的组合导航用基准信息的判断方法,其特征在于,所述对当前拍有效的卫星导航信息是否能够作为组合导航用基准信息进行判断的过程为:
如果当前拍卫星导航信息已通过卫星导航信息超时判断、卫星导航定位装置的状态判
断、卫星导航值域判断以及卫星导航位置信息和速度信息有效性判断,则判定当前
拍卫星导航信息有效,卫星导航信息连续有效拍数加1,卫星导航信息连
续无效拍数清零;
9.一种组合导航用基准信息的判断装置,其特征在于,包括:
存储器和处理器;
所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令,执行如权利要求1-8中任一项所述的组合导航用基准信息的判断方法。
10.一种计算机存储介质,其特征在于,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述组合导航用基准信息的判断方法。
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2020
- 2020-05-21 CN CN202010433106.6A patent/CN111337963B/zh active Active
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