CN113885064A - 双系统单频的北斗惯性导航定位方法、装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种双系统单频的北斗惯性导航定位方法、装置及存储介质，方法包括：在卫星定位的每个计算周期后，利用惯导定位数据对卫星定位数据进行水平纠偏和高程纠偏，并根据纠偏结果生成实时定位数据，其中，水平纠偏包括：根据惯导定位数据的航向角和加速度确定水平变化点，将所述水平变化点与卫星定位坐标点进行比较，根据比较结果确定卫星定位坐标点出现水平偏差，则根据惯导定位数据生成所述实时定位数据；高程纠偏包括：确定惯导定位数据的俯仰角变化值与卫星定位数据的高程变化不相符，则根据惯导定位数据生成所述实时定位数据。该方法能够减小卫星定位水平方向和高程的偏差，有利于保持定位连续稳定，提高定位精度和外场测试置信率。

Description

双系统单频的北斗惯性导航定位方法、装置及存储介质
技术领域
本申请涉及卫星定位技术领域，尤其涉及一种双系统单频的北斗惯性导航定位方法、装置及存储介质。
背景技术
目前，汽车场地测试对水平位置精度及高程精度要求都特别严格，传统卫星定位算法的往往只进行普通的数据滤波。而廉价的RTK（Real - time kinematic，实时差分定位）载波相位差分技术高精度定位方案往往存在一个通病就是虽然可以进入差分但难以保持稳定，其24小时稳定置信度不足50%，对于汽车行业测试终端设备而言，这样批量生产的仪器动辄几万的高精度板卡并不利于推广。
发明内容
为了解决上述背景技术提到的技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供一种双系统单频的北斗惯性导航高精度定位方法、装置及存储介质，能够减小卫星定位水平方向和高程的偏差，有利于保持定位连续稳定，提高定位精度和外场测试置信率。
第一方面，本申请提供了一种双系统单频的北斗惯性导航定位方法，包括：在卫星定位的每个计算周期后，利用惯导定位数据对卫星定位数据进行水平纠偏和高程纠偏，并根据纠偏结果生成实时定位数据，其中，所述水平纠偏具体包括：根据所述惯导定位数据的航向角和加速度确定水平变化点，将所述水平变化点与卫星定位坐标点进行比较，确定所述卫星定位坐标点出现水平偏差，则根据所述惯导定位数据生成所述实时定位数据；
所述高程纠偏具体包括：
确定所述惯导定位数据的俯仰角变化值与所述卫星定位数据的高程变化不相符，则根据所述惯导定位数据生成所述实时定位数据。
优选的，所述水平纠偏还包括：若所述卫星定位数据中各星信噪比大于预设信噪比的卫星数目大于六颗卫星，则根据所述卫星定位数据生成所述实时定位数据。
优选的，所述根据所述惯导定位数据的航向角和加速度确定水平变化点，具体包括：
将加速度乘以卫星定位的计算周期，得到行驶距离；
根据所述行驶距离和航向角确定水平变化点。
优选的，若所述卫星定位数据的高程变化为高程上升，所述惯导定位数据的俯仰角变化值不是连续正变量，则确定所述惯导定位数据的俯仰角变化值与所述卫星定位数据的高程变化不相符。
优选的，若所述卫星定位数据的高程变化为高程下降，所述惯导定位数据的俯仰角变化值不是连续负变量，则确定所述惯导定位数据的俯仰角变化值与所述卫星定位数据的高程变化不相符。
第二方面，本申请还提供一种双系统单频的北斗惯性导航定位装置，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令以实现如第一方面中任一技术方案所述的双系统单频的北斗惯性导航定位方法。
第三方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序代码，所述程序代码用于实现如第一方面中任一技术方案所述的双系统单频的北斗惯性导航定位方法。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：针对于汽车场地测试对水平位置精度及高程精度要求特别严格的特点，本方法在传统卫星定位算法的进行普通数据滤波的基础上，耦合进了惯导定位数据(利用惯导芯片获取惯导定位数据，惯导芯片可以包括陀螺仪和加速度计)的算法滤波。利用惯导芯片秒差变化小的特性对卫星导航进行秒级纠偏，使其能够连续保持稳定，且能够减小卫星定位的水平外置偏差和高程偏差，提高定位精度和汽车外场测试置信率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种双系统单频的北斗惯性导航定位方法的流程示意图；
图2为实际轨迹、卫星定位轨迹以及执行本申请实施例提供的双系统单频的北斗惯性导航定位方法的实时定位轨迹的示意图。
图标：
A、实际轨迹；B、卫星定位轨迹（卫星定位突跳后轨迹）；C、执行本方法后的实时定位轨迹。
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，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了便于理解，下面对本申请实施例提供的一种双系统单频的北斗惯性导航定位方法进行详细介绍，参见图1，方法包括：在卫星定位的每个计算周期后，利用惯导定位数据对卫星定位数据进行水平纠偏和高程纠偏，并根据纠偏结果生成实时定位数据，其中，水平纠偏具体包括：根据惯导定位数据的航向角和加速度确定水平变化点，将所述水平变化点与卫星定位坐标点进行比较，确定卫星定位坐标点出现水平偏差，则根据惯导定位数据生成所述实时定位数据；
高程纠偏具体包括：
确定惯导定位数据的俯仰角变化值与卫星定位数据的高程变化不相符，则根据惯导定位数据生成所述实时定位数据。
在本申请的一些具体实施例中，水平纠偏还包括：若卫星定位数据中各星信噪比大于预设信噪比的卫星数目大于六颗卫星，则根据卫星定位数据生成所述实时定位数据。
在本申请的一些具体实施例中，根据惯导定位数据的航向角和加速度确定水平变化点，具体包括：
将加速度乘以卫星定位的计算周期，得到行驶距离；
根据所述行驶距离和航向角确定水平变化点。
在本申请的一些具体实施例中，若卫星定位数据的高程变化为高程上升，惯导定位数据的俯仰角变化值不是连续正变量，则确定惯导定位数据的俯仰角变化值与卫星定位数据的高程变化不相符。
在本申请的一些具体实施例中，若卫星定位数据的高程变化为高程下降，惯导定位数据的俯仰角变化值不是连续负变量，则确定惯导定位数据的俯仰角变化值与卫星定位数据的高程变化不相符。
在本申请的又一些具体实施例中，还提供一种双系统单频的北斗惯性导航定位装置，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令以实现如上述任一实施例所述的双系统单频的北斗惯性导航定位方法。
在本申请的又一些具体实施例中，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序代码，所述程序代码用于实现如上述任一实施例所述的双系统单频的北斗惯性导航定位方法。
本方法在传统卫星定位算法的进行普通数据滤波的基础上，耦合进了惯导定位数据(利用惯导芯片获取惯导定位数据，惯导芯片可以包括陀螺仪和加速度计)的算法滤波。利用惯导芯片秒差变化小的特性对卫星导航进行秒级纠偏，使其能够连续保持稳定，且能够减小卫星定位的水平外置偏差和高程偏差，提高定位的水平位置精度及高程精度，汽车外场测试置信率较高，可在复杂环境下（如高架、城市峡谷）提高导航定位的可用性、连续性和可靠性，适用于汽车外场测试。
参见图2，A曲线为实际轨迹，B曲线为卫星定位突跳后的轨迹，C曲线为卫星定位数据和惯导定位数据执行上述任一实施例所述的方法后耦合计算所得到的实时定位轨迹。
对于水平方向的纠偏具体为：在卫星定位每个计算周期后，通过航向角变化值及加速度变化值来判断卫星定位数据是否存在不合理的跳动（即卫星定位发生突跳），首先利用惯导的航向角（记为a角）及加速度和时间（时间可以为卫星定位的每个计算周期）相乘后得出行驶距离，然后通过a角的余弦值和a角的一个临边（行驶距离），这样就可以在三维坐标系中的x轴、y轴中标定水平变化点，将该点与卫星定位坐标点做比较（对比坐标值），如果发现卫星定位点出现了较大偏差（包括航向偏差），则认为卫星定位不可信，此时应遵从惯导计算。直至卫星定位信息中各星信噪比参数大于40dB的大于6颗卫星，则判定卫星定位信息为有效，从遵从惯导定位数据计算实时定位数据切换回遵从卫星定位数据计算实时定位数据。
高程坐标的变化则是对比计算俯仰角的变化，如高程上升则X轴必定有一个正的连续变量，相反则出现连续负变量，如果惯导的陀螺仪没有与高程变化相符的俯仰角变化，则认为卫星定位高程数据出现偏差。计算方法同平面二维计算方法，这里不再赘述。
经上述任一实施例所述的方法进行惯导耦合计算后，定位精度达到全频双模的精度，且标准外场测试置信率达到90%，水平外置偏差小于10cm，高程偏差小于10cm。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种双系统单频的北斗惯性导航定位方法，其特征在于，包括：在卫星定位的每个计算周期后，利用惯导定位数据对卫星定位数据进行水平纠偏和高程纠偏，并根据纠偏结果生成实时定位数据，其中，所述水平纠偏具体包括：根据所述惯导定位数据的航向角和加速度确定水平变化点，将所述水平变化点与卫星定位坐标点进行比较，确定所述卫星定位坐标点出现水平偏差，则根据所述惯导定位数据生成所述实时定位数据；
所述高程纠偏具体包括：
确定所述惯导定位数据的俯仰角变化值与所述卫星定位数据的高程变化不相符，则根据所述惯导定位数据生成所述实时定位数据。
2.根据权利要求1所述的双系统单频的北斗惯性导航定位方法，其特征在于，所述水平纠偏还包括：若所述卫星定位数据中各星信噪比大于预设信噪比的卫星数目大于六颗卫星，则根据所述卫星定位数据生成所述实时定位数据。
3.根据权利要求1或2所述的双系统单频的北斗惯性导航定位方法，其特征在于，所述根据所述惯导定位数据的航向角和加速度确定水平变化点，具体包括：
将加速度乘以卫星定位的计算周期，得到行驶距离；
根据所述行驶距离和航向角确定水平变化点。
4.根据权利要求1所述的双系统单频的北斗惯性导航定位方法，其特征在于，若所述卫星定位数据的高程变化为高程上升，所述惯导定位数据的俯仰角变化值不是连续正变量，则确定所述惯导定位数据的俯仰角变化值与所述卫星定位数据的高程变化不相符。
5.根据权利要求1所述的双系统单频的北斗惯性导航定位方法，其特征在于，若所述卫星定位数据的高程变化为高程下降，所述惯导定位数据的俯仰角变化值不是连续负变量，则确定所述惯导定位数据的俯仰角变化值与所述卫星定位数据的高程变化不相符。
6.一种双系统单频的北斗惯性导航定位装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令以实现如权利要求1至5中任一项所述的双系统单频的北斗惯性导航定位方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有程序代码，所述程序代码用于实现如权利要求1至5中任一项所述的双系统单频的北斗惯性导航定位方法。
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