CN117249824A - 一种惯性卫星融合定位方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本说明书实施例提供一种惯性卫星融合定位方法和系统，该方法包括：基于惯性测量单元获取的运动信息以及测量中心的第一位置信息，确定定位基准点的当前位置信息；基于惯性测量单元获取的运动信息、卫星接收天线获取的目标卫星的卫星位置信息、测量中心的第一位置信息以及卫星接收天线的第二位置信息，确定卫星接收天线与目标卫星间的初始距离；基于预设参数构建定位系统的状态方程；基于卫星接收天线与目标卫星的初始距离以及目标卫星对应的信号采集通道的伪距计算值，构建观测方程；基于状态方程和观测方程，确定定位系统的误差修正信息；基于误差修正信息对定位基准点的当前位置信息进行修正，得到载体的定位信息。

Description

一种惯性卫星融合定位方法和系统
技术领域
本说明书涉及导航技术领域，尤其涉及一种惯性卫星融合定位方法和系统。
背景技术
在传统惯性卫星融合定位系统中，为了达到较好的定位效果，需要卫星定位系统实现定位解算获得载体定位的外部信息，即需要卫星接收天线能够接收到四颗且位置分布较合理的卫星发射的卫星信号，从而实现定位解算。因此当在高动态飞行、无人集装箱运输车辆对卫星信号遮挡等情况下，或者卫星接收天线的位置分布较为集中时，则导致定位的效果较差。
为解决卫星接收天线因部分遮挡导致定位系统整体性能下降的问题，CN112835083B提供一种组合导航系统，该申请通过判断天空图像中的卫星是否被遮挡进行判断，得到判断结果；并根据判断结果和GNSS数据选择用于导航的数据处理模式。然而在实际应用时，会出现多种遮挡信号的情况，如高楼遮挡、树木掩盖、载体自身的遮挡等，导致判断结果的准确性较低，从而降低融合定位的定位精度。
因此提供一种惯性卫星融合定位方法和系统，有助于保证复杂环境下组合导航的精度，提高组合导航系统的定位效果。
发明内容
本说明书一种或多种实施例提供一种惯性卫星融合定位方法，所述方法包括：获取惯性测量单元的测量中心在系统本体坐标系中的第一位置信息以及卫星接收天线在系统本体坐标系中的第二位置信息；基于惯性测量单元获取的运动信息以及测量中心的第一位置信息，确定定位基准点的当前位置信息；基于惯性测量单元获取的运动信息、卫星接收天线获取的目标卫星的卫星位置信息、测量中心的第一位置信息以及卫星接收天线的第二位置信息，确定卫星接收天线与目标卫星间的初始距离；基于预设参数构建定位系统的状态方程；基于卫星接收天线与目标卫星的初始距离以及目标卫星对应的信号采集通道的伪距计算值，构建观测方程；基于状态方程和观测方程，确定定位系统的误差修正信息；基于误差修正信息对定位基准点的当前位置信息进行修正，得到载体的定位信息。
本说明书一种或多种实施例提供一种惯性卫星融合定位系统，所述系统包括：卫星信号接收单元，被配置为接收卫星发射的卫星信号，卫星信号接收单元包括至少两个卫星接收天线；惯性测量单元，被配置为测量定位系统的运动信息；融合定位处理单元，被配置为：获取惯性测量单元的测量中心在系统本体坐标系中的第一位置信息以及至少两个卫星接收天线在系统本体坐标系中的第二位置信息；基于惯性测量单元获取的运动信息以及测量中心的第一位置信息，确定定位基准点的当前位置信息；基于惯性测量单元获取的运动信息、卫星接收天线获取的目标卫星的卫星位置信息、测量中心的第一位置信息以及卫星接收天线的第二位置信息，确定卫星接收天线与目标卫星间的初始距离；基于预设参数构建定位系统的状态方程；基于卫星接收天线与目标卫星的初始距离以及目标卫星对应的信号采集通道的伪距计算值，构建观测方程；基于状态方程和观测方程，确定定位系统的误差修正信息；基于误差修正信息对定位基准点的当前位置信息进行修正，得到载体的定位信息。
本说明书一种或多种实施例提供一种惯性卫星融合定位装置，所述装置包括至少一个处理器以及至少一个存储器；所述至少一个存储器用于存储计算机指令；所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令中的至少部分指令以实现所述的惯性卫星融合定位方法。
本说明书一种或多种实施例提供一种计算机可读存储介质，存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行所述的惯性卫星融合定位方法。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本说明书一些实施例所示的惯性卫星融合定位系统的结构示意图；
图2是根据本说明书一些实施例所示的惯性卫星融合定位方法的示例性流程图；
图3是根据本说明书一些实施例所示的确定目标卫星的卫星位置信息的示例性示意图；
图4是根据本说明书一些实施例所示的确定卫星接收天线与目标卫星的初始距离的示例性示意图。
图5是根据本说明书一些实施例所示的确定观测方程的示例性示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
在一些应用场景中，安装在同一载体的若干个卫星接收天线，若存在至少一个卫星接收天线不能接收到4颗或以上的卫星信号，则无法完成卫星定位解算，从而影响惯性卫星融合定位的应用效果。CN112835083B提供一种组合导航系统，当判断结果为天空图像中的卫星被遮挡时，选择视觉里程计辅助GNSS/INS紧组合模块的定位模式，当判断结果为天空图像中的卫星未被遮挡时，选择GNSS/INS紧组合模块。然而在实际中，可能会发生卫星未被遮挡、而卫星接收天线被遮挡的情况，例如无人集装箱运输车辆对卫星接收天线的遮挡，导致接收不到卫星信号的情况，进而影响融合定位的效果。
有鉴于此，本说明一些实施例中，基于分布的多个卫星接收天线分别接收部分天空的卫星信号，通过融合定位处理单元完成卫星信号接收单元与惯性测量单元的融合定位，提高计算效率，提高组合导航的导航精度。
在一些实施例中，惯性卫星融合定位系统100可以为不同的运输系统提供定位信息，运输系统包括但不限于陆地运输、海运、空运、航空运输等，或其任何组合。运输系统的交通工具可包括人力车、代步工具、出租车、专车、便车、公共汽车、铁路交通(例如，火车、列车、高铁和地铁)、船舶、飞机、宇宙飞船、热气球、无人驾驶车辆等，或其任何组合。运输系统还包括应用于管理和/或分发的任何运输系统，例如，用于发送和/或接收快递的系统。
图1是根据本说明书一些实施例所示的惯性卫星融合定位系统的结构示意图。
在一些实施例中，如图1所示，惯性卫星融合定位系统100包括卫星信号接收单元110、惯性测量单元120、融合定位处理单元130。
卫星信号接收单元110是指接收来自卫星定位系统中的卫星发射的卫星信号。例如，卫星信号接收单元110可以GNSS接收机。
在一些实施例中，卫星信号接收单元110可以包括至少2个卫星接收天线110-1，卫星接收天线110-1可以用于接收卫星播发的卫星信号。
需要说明的是，可以基于预设规则确定卫星接收天线110-1在载体上的安装位置。示例性的，预设规则是：安装位置可以是使卫星接收天线110-1接收到的卫星信号数量最多的位置。
通过预设规则安装卫星接收天线110-1，可以在单个卫星接收天线不能接收到4颗及以上导航卫星信号的情况下，利用分布式的多个卫星接收天线接收到的卫星信号进行融合处理计算，在保证全部的卫星接收天线接收到4颗及以上且非重复的卫星信号时，可以通过融合定位确定载体的定位信息，有效提高惯性卫星融合定位系统的可靠性和输出的定位信息的精度。
卫星定位系统中可以包括一个或以上的卫星。在一些实施例中，卫星定位系统可以是全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(GLONASS)、罗盘导航系统(COMPASS)、北斗导航卫星系统、伽利略定位系统、准天顶卫星系统(QZSS)等。卫星定位系统可以经由无线连接将卫星信号发送到卫星信号接收单元210。
惯性测量单元120用于测量惯性卫星融合定位系统的运动信息。关于运动信息的更多内容，可以参见图2的相关描述。
在一些实施例中，惯性测量单元120可以包括惯性传感器，例如惯性传感器可以包括运动传感器(例如，加速度计)和旋转传感器(例如，陀螺仪)等。在一些实施例中，惯性传感器可以辅以气压高度计。在一些实施例中，惯性传感器可以辅以磁传感器(例如，磁力计)和/或速度测量设备。
在一些实施例中，惯性测量单元120包括三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪。加速度计用来检测载体在载体坐标系统的独立三轴的加速度信号，而陀螺仪用来检测载体相对于导航坐标系的角速度信号。
关于导航坐标系的更多内容，可以参见图2的相关描述。
在一些实施例中，通过将陀螺仪和加速度计沿载体坐标系的三轴方向安装，并固连在载体上，以测量载体在导航坐标系中的物理量。
在一些实施例中，融合定位处理单元130是指具有计算能力的系统，例如计算机、计算云平台等。在一些实施例中，融合定位处理单元130可以包含一个或多个子处理器。例如，中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)等或以上任意组合。
在一些实施例中，融合定位处理单元130可以从惯性卫星融合定位系统100中的卫星信号接收单元210、惯性测量单元220等获取数据和/或信息。融合定位处理单元130可以基于这些数据、信息和/或处理结果执行程序指令，以执行一个或多个本说明书实施例中描述的功能。例如，惯性测量单元120可以感知载体的运动信息并发送至融合定位处理单元130，融合定位处理单元130可以基于运动信息，通过惯性导航解算原理，确定测量中心在任意时刻的位置信息。又例如，融合定位处理单元130可以基于接收的卫星信号完成定位解算处理，确定卫星接收天线110-1与目标卫星间的伪距计算值。关于运动信息的更多内容，可以参见图2的相关描述。
在一些实施例中，融合定位处理单元130可以将接收下来的卫星信号做降频处理获得中频信号，并将模拟的中频信号进行A/D转换，获得数字信号，降频后的中频信号为适于做信号处理的中频信号。
在一些实施例中，融合定位处理单元130还可以对数字信号进行处理。例如，融合定位处理单元130可以对数字信号进行捕获，获得伪随机码和载波。
在一些实施例中，融合定位处理单元130还可以基于伪随机码和载波解调出导航电文，并且完成伪距计算值的计算。
在一些实施例中，融合定位处理单元130还可以基于卫星接收天线的卫星信号获得的原始信息，基于原始信息进行载体位置和速度的解算。其中，原始信息是指伪距计算值和星历参数等从卫星信号中提取的数据信息。在一些实施例中，伪距计算值和星历参数等数据信息可以是后续建立数学模型的参考量。关于伪距计算值、数学模型的更多内容可以参见图2的相关描述。
在一些实施例中，融合定位处理单元130可以与卫星信号接收单元110、惯性测量单元120通信连接，融合定位处理单元130被配置为：获取惯性测量单元的测量中心在系统本体坐标系中的第一位置信息以及卫星接收天线在系统本体坐标系中的第二位置信息；基于惯性测量单元获取的运动信息以及测量中心第一位置信息，确定定位基准点的当前位置信息；基于惯性测量单元获取的运动信息、卫星接收天线获取的目标卫星的卫星位置信息、测量中心的第一位置信息以及卫星接收天线的第二位置信息，确定卫星接收天线与目标卫星间的初始距离；基于预设参数构建定位系统的状态方程；基于卫星接收天线与目标卫星的初始距离以及目标卫星对应的信号采集通道的伪距计算值，构建观测方程；基于状态方程和观测方程，确定定位系统的误差修正信息；基于误差修正信息对定位基准点的当前位置信息进行修正，得到载体的定位信息。
在一些实施例中，融合定位处理单元130还可以是云服务器等，通过获取设置在载体上的卫星信号接收单元110、惯性测量单元120的数据和/或信息，进行融合定位，确定载体的定位信息。
在一些实施例中，惯性卫星融合定位系统100可以包括存储设备等，融合定位处理单元130可以从存储设备中获取预先存储的与惯性卫星融合定位系统100相关的数据和/或信息。在一些实施例中，惯性卫星融合定位系统100可以包括网络和/或其他连接系统与外部资源的组成部分。融合定位处理单元130可以通过网络获取与惯性卫星融合定位系统100相关的数据和/或信息。
在一些实施例中，惯性卫星融合定位系统100还可以包括用户终端。用户终端可以指用户使用的一个或多个终端设备或软件。用户可以指惯性卫星融合定位系统100的管理者或操作者等。
在一些实施例中，惯性卫星融合定位系统100中的组件可以经由有线连接或无线连接彼此连接或通信。有线连接可以包括金属线缆、光缆、混合电缆等或其任意组合。无线连接可以包括局域网络(LAN)、广域网络(WAN)、蓝牙、紫蜂网络、近场通信(NFC)等或其任意组合。
载体可以是用于惯性卫星融合定位系统100的运输系统中的交通工具。在一些实施例中，载体可以包括人力车、代步工具、出租车、专车、便车、公共汽车、铁路交通(例如，火车、列车、高铁和地铁)、船舶、飞机等。在一些实施例中，载体可以包括定位组件(如，卫星信号接收单元110、惯性测量单元120)等。
需要注意的是，以上对于惯性卫星融合定位系统及其模块的描述，仅为描述方便，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。在一些实施例中，图1中披露的惯性测量单元、卫星接收单元、融合定位处理单元可以是一个系统中的不同模块，也可以是一个模块实现上述的两个或两个以上模块的功能。
图2是根据本说明书一些实施例所示的一种惯性卫星融合定位方法的示例性流程图。在一些实施例中，流程200可以基于惯性卫星融合定位系统执行。如图2所示，流程200包括下述步骤：
步骤210，获取惯性测量单元的测量中心在系统本体坐标系中的第一位置信息以及卫星接收天线在系统本体坐标系中的第二位置信息。
测量中心是指惯性测量单元对载体运动信息的测量位置。例如，测量中心可以是惯性测量单元在载体上的安装位置。关于运动信息的更多内容，可以参见图2下文的相关描述。
载体是指安装有惯性卫星融合定位系统的运动载体。例如，载体可以包括自动驾驶车俩、无人集装箱运输车辆等。
关于惯性测量单元、载体的更多内容，可以参见图1的相关描述。
在一些实施例中，测量中心可以通过人工测量得到。
系统本体坐标系是指预设的坐标系。例如，系统本体坐标系可以是载体坐标系等。
在一些实施例中，系统本体坐标系为右手笛卡尔坐标系，系统本体坐标系的三向基于惯性测量单元的三向确定，系统本体坐标系的定位基准点为惯性测量单元的测量中心或载体的后轴中心。
系统本体坐标系的三向是指坐标系中三轴的指向。其中，三轴可以包括X轴、Y轴、Z轴。
惯性测量单元的三向是指三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪的方向。例如，惯性测量单元的三向可以是载体的前向、侧向、垂向。示例性的，系统本体坐标系的原点为载体的质心，前向是指与载体的纵向对称轴重合，指向前方为正的方向；垂向是指在载体的纵向对称平面内、与纵轴垂直，指向上方为正的方向；侧向是指与载体的横向对称轴重合，按右手法则确定的方向。
关于惯性测量单元、加速度计、陀螺仪的更多内容，可以参见图1的相关描述。
定位基准点是指系统本体坐标系的原点。载体的后轴中心是指连接载体两个后轮的后轴的几何中心点。
在一些实施例中，定位基准点可以是惯性测量单元的测量中心、载体的后轴中心等或其他位置。定位基准点还可以根据实际情况确定。
在本说明书的一些实施例中，惯性定位系统是一种航位推算方法，根据初始化提供的已知位置和速度，在确定的参考坐标系统中进行速度、位置和姿态的更新推算，因此通过惯性测量单元的三向建立系统本体坐标系，选取原点为定位基准点，有利于提高载体的定位信息计算效率，提高定位信息的准确性。
第一位置信息是指测量中心在系统本体坐标系中的坐标信息。
第二位置信息是指卫星接收天线在系统本体坐标系中的坐标信息。
在一些实施例中，若惯性测量单元的测量中心与定位基准点为同一位置，则惯性测量单元的测量中心与定位基准点之间的直线距离为零。
测量中心的第一位置信息以及卫星接收天线的第二位置信息可以通过多种方式获得。在一些实施例中，可以通过人工测量的方式获得惯性测量单元的测量中心、卫星接收天线在系统本体坐标系中的位置信息。
在一些实施例中，融合定位处理单元还可以获取载体的三维模型，基于惯性测量单元的测量中心、卫星接收天线、定位基准点在三维模型中的位置，确定各自在系统本体坐标系中的位置信息。载体的三维模型可以为载体整体的三维空间模型，该三维模型和载体的实际外形轮廓成等比例缩放。
步骤220，基于惯性测量单元获取的运动信息以及测量中心的第一位置信息，确定定位基准点的当前位置信息。
运动信息是指惯性测量单元采集的载体的运动信息。例如，运动信息包括三轴角运动速度和三轴线运动加速度中至少一种。对应的，融合定位处理单元可以通过三轴的陀螺仪采集载体的三轴角运动速度，通过三轴的加速度计采集载体的三轴线运动加速度。其中，三轴角运动速度是载体相对于导航坐标系的三轴的角速度分量，三轴线运动加速度是载体在系统本体坐标系的三轴的加速度分量。
导航坐标系可以根据系统需求选取，例如，可以选取地理坐标系中的ENU坐标系为参考坐标系，坐标原点选为载体的质心，通过解算加速度计和陀螺仪测得的传感器数据，确定测量中心的位置信息。
关于惯性测量单元、加速度计、陀螺仪的更多内容，可以参见图1的相关描述。
当前位置信息是指定位基准点在当前时刻、在相应坐标系下的位置信息。相应坐标系可以包括地心惯性坐标系、地心地固坐标系、地理坐标系、载体坐标系等。
定位基准点的位置信息可以包括定位基准点的位置、速度、姿态等。其中，位置可以是指定位基准点在大地坐标系中的坐标信息，例如，位置的坐标为(λ，L，h)。速度可以是指定位基准点在导航坐标系中的速度信息。姿态可以是指载体坐标系转换到导航坐标系的转换姿态矩阵。
在一些实施例中，通过选取合适的定位基准点，可以将定位基准点的位置信息视为载体的位置信息。
需要说明的是，惯性测量单元测量的是测量中心的实际的地理位置，若定位基准点与测量中心处于相同位置，则定位基准点的当前位置信息为测量中心的当前位置；若定位基准点与测量中心处于不同位置，则定位基准点的当前位置信息，可以根据测量中心的当前位置信息，通过坐标变换确定。
惯性测量单元中的各种运动信息、以及解算结果是在不同坐标系下得到的，需要统一到同一坐标系下进行计算，例如，通过确定坐标转换矩阵实现坐标系之间的变换。在一些实施例中，通过坐标转换矩阵可以将定位基准点的位置信息转换到其他坐标系中。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于惯性测量单元获取的运动信息，通过惯性导航解算原理，确定测量中心在当前时刻、在大地坐标系中的坐标信息；基于测量中心在大地坐标系中的坐标信息、以及测量中心的第一位置信息，计算当前时刻系统本地坐标系转换到大地坐标系的第一转换矩阵；基于第一转换矩阵，确定定位基准点在大地坐标系中当前位置信息。
测量中心与定位基准点分别为选取的载体上的位置，因此通过惯性导航解算原理，可以将测量中心在当前时刻的速度、姿态作为定位基准点在当前时刻的速度、姿态。
在一些实施例中，在对载体进行导航前，融合定位处理单元还可以确定惯性卫星融合定位系统的初始位置信息。
初始位置信息是指定位基准点在初始对准后的位置信息。例如，初始位置信息可以包括定位基准点的初始位置、初始速度、初始姿态等。
在一些实施例中，对于初始对准的过程，初始位置和速度信息可以通过卫星接收天线接收的卫星信号等外部信息获得，对于初始姿态，通过惯性测量单元的自身敏感重力和地球自转矢量，确定定位基准点的空间方位。
卫星信号是指由卫星定位系统中的卫星播发或转发的用于地面、空中和水面用户导航定位、测速和授时的无线电信号。
在一些实施例中，卫星信号可以包括载波、伪随机码、导航电文等。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于卫星信号确定该卫星信号对应的卫星的编号、卫星位置信息等，通过卫星信号的载噪比筛选出目标卫星。
初始位置信息可以通过多种方式确定。在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于卫星接收天线接收的卫星信号，通过卫星导航定位原理，推算出卫星接收天线在地心地固坐标系下的初始位置；基于卫星接收天线在地心地固坐标系下的初始位置以及在系统本体坐标系下的第二位置信息，确定地心地固坐标系转换到系统本体坐标系对应的转换矩阵；基于对应的转换矩阵，确定定位基准点的初始位置。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以通过卫星导航测速原理，确定定位基准点的初始速度；基于惯性卫星融合定位系统的初始位置与初始速度，通初始对准，确定定位基准点的初始姿态。
在一些实施例中，惯性卫星融合定位系统的初始位置信息还可以由人工输入确定。
步骤230，基于惯性测量单元获取的运动信息、卫星接收天线获取的目标卫星的卫星位置信息、测量中心的第一位置信息以及卫星接收天线的第二位置信息，确定卫星接收天线与目标卫星间的初始距离。
目标卫星是指卫星接收天线接收到的至少部分卫星信号对应的卫星。卫星是指卫星定位系统中的卫星。关于卫星定位系统的更多内容，可以参见图1的相关描述。
在一些实施例中，目标卫星可以是全部的卫星信号对应的卫星。在一些实施例中，目标卫星还可以是载噪比满足预设条件的卫星信号对应的卫星。
关于载噪比、预设条件的更多内容，可以参见图3的相关描述。
卫星位置信息是指目标卫星在相应坐标系下的位置信息。需要说明的是，每一个时刻的卫星位置信息可以不同，融合定位处理单元可以基于卫星接收天线获取的某时刻的卫星信号，解算出该时刻的目标卫星的卫星位置信息。
在一些实施例中，卫星位置信息可以是目标卫星在地心地固坐标系中的坐标信息。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于当前时刻卫星接收天线接收的卫星信号中的星历参数，计算目标卫星在当前时刻、地心地固坐标系下的卫星位置信息。
初始距离是指通过惯性导航解算原理确定的卫星接收天线的天线位置信息与目标卫星的卫星位置信息之间的直线距离。由于惯性测量单元的机械加工工艺和安装等不可避免的误差原因，导致在导航解算时混入误差，因此计算得到的卫星接收天线的天线位置信息与卫星接收天线的真实的位置之间有一定差距。
需要说明的是，初始距离会随着载体的运动而发生变化，因此每个时刻的初始距离可能会不同，计算初始距离所采用的天线位置信息与目标卫星的卫星位置信息为相同时刻或相近时刻的位置。
天线位置信息是指卫星接收天线在相应坐标系下的坐标信息。例如，天线位置信息可以是卫星接收天线在大地坐标系下的坐标信息。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于坐标变换，将天线位置信息、卫星位置信息变换在相同的坐标系中；在相同的坐标系下，计算天线与卫星之间的直线距离。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于惯性测量单元获取的运动信息，通过第一预设算法确定测量中心的当前位置信息；基于测量中心的当前位置信息、测量中心的第一位置信息以及卫星接收天线的第二位置信息，确定卫星接收天线的天线位置信息；基于卫星接收天线的天线位置信息以及目标卫星的卫星位置信息，确定卫星接收天线与目标卫星间的初始距离，关于确定卫星接收天线与目标卫星的初始距离的更多内容，可以参见图5的相关描述。
步骤240，基于预设参数构建定位系统的状态方程。
预设参数用于描述惯性卫星融合定位系统中的物理量。例如，预设参数可以包括定位基准点的位置、速度、姿态等。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于预设参数、以及对应的惯性导航解算原理的经典误差传递方程，以及接收机钟差和钟漂模型构建惯性卫星融合定位系统的状态方程。
在一些实施例中，与预设参数对应的经典误差传递方程可以包括传感器测量误差模型、姿态误差模型、速度误差模型、位置误差模型等。
其中，传感器测量误差模型用于描述惯性测量单元中各个组件由于机械加工工艺和安装等不可避免的原因，导致在导航解算时混入的误差。例如，传感器测量误差模型可以包括陀螺仪误差模型、加速度计误差模型等。
姿态误差模型用于描述从载体坐标系(记作b系)到导航坐标系(记作n系)的实际的姿态矩阵与解算给出的姿态矩阵/>两者之间的偏差。
速度误差模型用于描述惯性测量单元计算出的载体的速度与载体的实际速度之间的偏差。
位置误差模型用于描述惯性测量单元计算出的载体的位置与载体的实际位置之间的偏差。
示例性的，陀螺仪误差模型为：
其中，为b系下的理论角速度，/>为标定后实际的陀螺仪测量的角速度输出(记作/>)；εb分别为陀螺仪的测量零漂在载体坐标系下的投影；δKG为陀螺仪标定刻度误差矩阵。
示例性的，加速度计误差模型为：
其中，和/>分别为加速度计的比力理论值和测量输出值；/>为加速度计的测量零偏在载体坐标系下的投影；δKA为加速度计的标定刻度误差矩阵，δKA＝[δKAx δKAy δKAz]。
示例性的，姿态误差模型为：
其中，φ＝[φE φN φU]T为用于描述姿态误差的失准角，下标E、N、N分别表示导航坐标系的东、北、天向，为失准角变化率，/>为地球自转角速度，ωE ωN ωU为地球自转角速度等效到导航坐标系中各轴向的分量；RMh＝RM+h和RNh＝RN+h，RM为子午圈主曲率半径，RN为卯酉圈主曲率半径，记载体位置的坐标为(λ，L，h)，为陀螺仪的测量零漂在导航坐标系下的投影。
示例性的，速度误差模型为：
其中，为速度误差的微分方程，其中/>[fEfN fU]T，/>为加速度计测量的载体的比力，/>为加速度计测量的载体的比力等效到导航坐标系中各轴向的分量，矩阵/>表示载体坐标系相对于导航坐标系的姿态阵，/> 为加速度计的测量零偏，/>为加速度计测量零偏等效到导航坐标系中各轴向的随机误差。
示例性的，位置误差模型为：
其中，δL、δλ和δh分别表示纬度误差、经度误差和高度误差，和/>分别表示纬度误差、经度误差和高度误差的微分方程。/>
钟差模型用于描述卫星信号接收单元的钟面时间和导航标准时间的差值。
钟漂模型用于描述卫星信号接收单元的钟面时间的频率相对于导航标准时间的频率的变化。
导航标准时间可以是预设的时间，例如，导航标准时间可以是协调世界时。
状态方程用于根据前一时刻的状态量推算当前时刻的状态量的估计值和误差协方差的估计值。误差协方差是指状态量的协方差。状态量是指状态方程的状态变量。例如，状态量可以包括姿态误差、速度误差、位置误差、陀螺仪误差、加速度计误差、定位处理单元的时钟偏差、频漂等。关于定位处理单元的时钟偏差、频漂的更多内容，可以参见图5的相关描述。
步骤250，基于卫星接收天线与目标卫星的初始距离以及目标卫星对应的信号采集通道的伪距计算值，构建观测方程。
伪距计算值是指通过目标卫星发射的目标卫星信号到达卫星接收天线的传播时间乘以光速所得出的量测距离。卫星信号经过电离层、对流层、反射物等，最终抵达到达卫星信号接收单元，由于卫星信号并非通过真空直达卫星信号接收单元，因此导致卫星信号的定位结果与真实位置之间有一定差距。
伪距计算值可以通过多种方式获得。在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于卫星接收天线接收的卫星信号，确定卫星信号在空中的传播时间和速度；基于卫星信号在空中传播时间和速度，计算出卫星接收天线到目标卫星的伪距计算值。
卫星接收天线的信号采集通道是指能够用于跟踪卫星的物理通道，信号采集通道数越多，表示该卫星接收天线同时接收可见卫星的能力越强。在一些实施例中，一个卫星的卫星信号对应一个卫星接收天线的信号采集通道。
在一些实施例中，一个信号采集通道对应一次计算通道，计算通道是指融合定位处理单元对卫星信号的运算处理。当一个信号采集通道需要同时跟踪两个卫星的卫星信号时，则需要将信号采集通道进行时分复用，被时分复用的一个信号采集通道可以视为两个信号采集通道。
观测方程用于描述观测量与状态量之间的关联关系。观测量是指通过测量或测定得到的惯性卫星融合定位系统的参数值。例如，观测量可以包括初始距离、伪距计算值等或其任意组合。
在一些实施例中，观测量与状态量可以根据具体的应用场景选择。例如，可以将惯性测量单元的传感器测量误差、姿态误差、速度误差、位置误差作为状态量，选取定位基准点的位置、速度作为观测量。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于状态方程、观测方程确定数学模型。
数学模型是指用于确定惯性卫星融合定位系统的误差修正信息的模型。
在一些实施例中，数学模型可以是包括状态方程、观测方程的状态空间模型。在一些实施例中，数学模型可以是线性系统或非线性系统。
示例性的，数学模型为：
式中，Xk是基于经典误差传递方程，以及接收机钟差和钟漂模型构建的n×1维的状态向量，Zk是基于初始距离、伪距计算值的差值建立的m×1维的观测向量；Φk/k-1，Γk/k-1，Hk是已知的系统结构参数，分别称为n×n维的状态一步转移矩阵、n×l维的系统噪声分配矩阵、m×n维的观测矩阵；Wk-1是l×1维的系统噪声向量，Vk是m×1维的观测噪声向量，Wk-1、Vk是零均值的高斯白噪声向量序列(如，服从正态分布)，且它们之间互不相关。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以以卫星接收天线与目标卫星的初始距离的误差作为观测量，以信号采集通道的伪距计算值作为参考量，构建观测方程，关于构建观测方程的更多内容，可以参见图5的相关描述。
步骤260，基于状态方程和观测方程，确定载体的误差修正信息。
误差修正信息用于对定位基准点的当前位置信息进行补偿，得到载体的定位信息。例如，误差修正信息可以包括定位基准点的位置、速度、姿态等的修正量以及惯性卫星融合定位系统中其他各个误差的修正量等。
误差修正信息可以通过多种方式获得。在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于状态方程，根据前一时刻状态量的更新值推算当前时刻状态量的估计值，基于观测方程，根据当前时刻状态量的估计值与当前时刻的观测量确定当前时刻状态量的更新值，将当前时刻状态量的更新值确定为误差修正信息。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以利用线性方法和/或非线性方法对状态方程和观测方程进行处理，确定定位系统的误差修正信息。
在一些实施例中，线性方法可以包括卡尔曼滤波等。示例性的，融合定位处理单元可以通过雅可比矩阵法对非线性的数学模型进行线性化；基于卡尔曼滤波对线性化的数学模型进行最优估计，获得误差修正信息。
在一些实施例中，非线性方法可以包括粒子滤波、图优化、扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波等方法。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于线性方法或非线性方法对惯性卫星融合定位系统的数学模型进行处理，获得定位基准点的位置、速度、姿态等的修正量以及其他各误差的修正量。
在本说明书的一些实施例中，通过利用线性方法或非线性方法对惯性卫星融合定位系统的数学模型进行处理，获得惯性卫星融合定位系统的误差修正信息，可以消除惯性卫星融合定位系统的累积误差，输出高精度的定位信息，提高系统的稳定性和对密集城区环境的适应性。
步骤270，基于误差修正信息对定位基准点的当前位置信息进行修正，得到载体的定位信息。
定位信息是指载体的位置信息。例如，定位信息可以包括载体的姿态、速度、位置等。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于误差修正信息，对惯性卫星融合定位系统中的各项误差进行修正，得到载体的位置、速度、姿态，同时对惯性传感器的误差、时钟的误差等进行修正。关于惯性传感器的更多内容，可以参见图1的相关描述。
在对载体的导航过程中，融合定位处理单元需要基于惯性测量单元获取的运动信息，以及前一时刻的姿态、速度和位置信息对当前状态进行迭代解算，获得定位基准点在当前时刻的姿态、速度和位置信息。定位基准点的当前位置信息随着载体的运动而不断变化，因此对于每一时刻迭代解算得到定位基准点的位置信息，需要计算该时刻的误差修正信息，以对该时刻的定位基准点的位置信息进行修正，从而提高导航的精度。
在本说明书的一些实施例中，通过将长时间提供高精度位置信息的卫星定位技术与短时高精度定位的惯性导航技术结合起来，通过建立数学模型，获得系统各项误差的最有估计，有利于获得载体高精度的实时的姿态、速度和位置信息。
应当注意的是，上述有关流程的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对流程进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
图3是根据本说明书一些实施例所示的确定目标卫星的卫星位置信息的示例性示意图。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于卫星接收天线接收的卫星信号310，筛选载噪比满足预设条件的目标卫星信号320；基于目标卫星信号360，确定目标卫星的卫星位置信息370，其中，卫星位置信息370包括目标卫星的位置370-1、速度370-2、钟差370-3、频漂370-4中的至少一种。
目标卫星信号是指载噪比满足预设条件的卫星信号。
载噪比是接收到的调制载波信号的功率与滤波后接收到的噪声功率的比值，载噪比可以用于衡量卫星接收天线接收到的信号的强度。
调制载波信号是基于载波对需要传输的伪随机码、导航电文等进行调制所获得的信号。
预设条件是指评估卫星信号的判定条件。例如，预设条件可以包括载噪比的大于预设阈值、载噪比位于预设范围内等。预设阈值、预设范围内可以通过人工预设、系统默认等方式确定。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于全部的卫星接收天线在某个时刻或时间段内的接收的所有卫星信号，通过筛选确定至少部分卫星信号。示例性的，筛选方式为：融合定位处理单元可以基于卫星信号的载噪比，将接收到的卫星信号按照从大到小进行排序，选取排列在前的预设数量的卫星信号，确定为目标卫星信号。预设数量可以由人工输入确定或基于实际情况确定。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以将载噪比大于预设阈值的卫星信号，确定为目标卫星信号。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于目标卫星的卫星信号中的导航电文，计算目标卫星的位置、速度、钟差、频漂。
卫星钟差是指导航卫星系统的钟面时与导航标准时间的差异。钟面时可以是指导航卫星系统中安装的原子钟的时间。
卫星频漂是指由于时钟本身的不准确性或受环境影响，使得导航卫星系统所使用的钟的时钟频率相对于导航标准时间的时钟频率发生变化。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以响应于至少两个卫星信号对应的卫星为相同的卫星，确定至少两个卫星信号为重复信号330；判断重复信号330中载噪比最高的卫星信号是否满足预设条件340；响应于是，则将载噪比最高的卫星信号350作为目标卫星信号360。
重复信号是指由相同的卫星发射的卫星信号。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于两个或多个卫星信号，分别确定每一个卫星信号对应的卫星编号；判断卫星编号是否相同；响应于是，确定两个或多个卫星信号为重复信号。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以判断重复信号中载噪比最高的卫星信号是否满足预设条件，响应于是，则将载噪比最高的卫星信号作为目标卫星信号；响应于否，舍弃重复信号。
本说明书的一些实施例中，通过判断卫星接收天线接收的卫星信号是否存在重复信号，可以避免对重复信号的计算，节约计算资源，提高计算效率。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以确定卫星信号与卫星接收天线的天线标识的对应关系。
对应关系是指卫星与接收该信号的卫星接收天线之间的对应关系。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于卫星接收天线接收的每一个卫星信号，确定发射该卫星信号的卫星编号，建立卫星信号的卫星编号与接收该卫星信号的卫星接收天线的天线标识的对应关系。
本说明书的一些实施例中，通过建立对应关系，能够准确、高效地确定重复信号。
本说明书的一些实施例中，通过筛选载噪比满足预设条件的目标卫星信号，可以舍弃掉质量较差的卫星信号，提高确定的目标卫星的卫星位置信息的准确性，有利于后续计算卫星接收天线与目标卫星的初始距离。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于卫星接收天线接收的卫星信号，筛选出载噪比满足预设条件的目标卫星信号；基于目标卫星信号中的星历参数，确定目标卫星的卫星位置信息。
在本说明书的一些实施例中，通过确定惯性卫星融合定位系统的初始位置信息，可以提高惯性测量单元的导航解算精度；通过确定目标卫星的卫星位置信息，可以减少计算量，提高基于卫星定位系统的定位精度。
图4是根据本说明书一些实施例所示的确定卫星接收天线与目标卫星的初始距离的示意图。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于惯性测量单元获取的运动信息410，通过第一预设算法420确定测量中心的当前位置信息430；基于测量中心的当前位置信息430、测量中心的第一位置信息440以及卫星接收天线的第二位置信息450，确定卫星接收天线的天线位置信息460；基于卫星接收天线的天线位置信息460以及目标卫星的卫星位置信息470，确定卫星接收天线与目标卫星间的初始距离480。
测量中心的当前位置信息是指测量中心在当前时刻、在相应坐标系下的位置信息。相应坐标系可以大地坐标系等。关于相应坐标系的更多内容，可以参见图2的相关描述。例如，测量中心的当前位置信息可以包括测量单元的当前位置、当前姿态、当前速度等。其中，测量单元的当前位置可以是指测量单元在当前时刻、大地坐标系中的坐标信息。
第一预设算法是指确定测量中心的当前位置信息的算法。例如，第一预设算法可以是惯性导航解算算法等。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于运动信息，通过惯性导航解算原理，确定测量中心在当时时刻、大地坐标系中的坐标信息。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于测量中心在当前时刻、大地坐标系中的坐标信息、测量中心在系统本体坐标系中的第一位置信息，确定第一转换矩阵；基于第一转换矩阵，将卫星接收天线在系统本体坐标系中的第二位置信息，转换为卫星接收天线在当时时刻、大地坐标系中的坐标信息，作为卫星接收天线的天线位置信息。
在一些实施例中，基于卫星信号计算获得的卫星位置信息是在地心地固坐标系下表示的，融合定位处理单元可以将卫星接收天线在当前时刻、大地坐标系下的卫星位置信息，通过坐标转换，转换为卫星接收天线在当前时刻、地心地固坐标系中的卫星位置信息；在地心地固坐标系下，计算卫星接收天线与卫星之间在当前时刻的初始距离。
本说明书的一些实施例中，基于卫星接收天线的天线位置信息、目标卫星的卫星位置信息，确定卫星接收天线与目标卫星的初始距离，可以估算出载体的大致位置，有利于后续建立数学模型的观测量，获得定位系统的误差的最优估计。
图5是根据本说明书一些实施例所示的确定观测方程的示意图。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以以卫星接收天线与目标卫星的初始距离的误差作为观测量，以信号采集通道的伪距计算值作为参考量，构建观测方程。
关于卫星接收天线、信号采集通道的更多内容，可以参见图1的相关描述。
关于伪距计算值的更多内容，可以参见图2的相关描述。
初始距离的误差是指由基于惯性导航解算导致的卫星接收天线与目标卫星之间的距离的误差。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于测量中心在各个时刻的位置信息，通过坐标变换，确定卫星接收天线在各个时刻的位置信息，进而计算卫星接收天线到目标卫星在各个时刻的初始距离；基于信号采集通道中的目标卫星信号，解算得到卫星接收天线与目标卫星的之间的距离，确定为卫星接收天线到目标卫星的伪距计算值；将初始距离与伪距计算值的差值作为观测量，基于观测量建立观测方程。
由于惯性测量单元的积分过程使惯性测量单元的误差逐步扩散到解算得到的位置信息中，导致解算得到的卫星接收天线到目标卫星初始距离存在误差。由于卫星定位系统容易受到多种原因导致信号阻断，例如人为干扰、地理环境影响、和大气层影响等，使得解算得到的伪距计算值存在误差。通过将初始距离与伪距计算值的差值作为观测量，因为差值、误差均为较小的量，因此可以将状态方程和观测方程近似为线性方程，避免导致明显的数学模型的误差；且初始距离、伪距计算值均与状态量相关，有利于提高后续确定的误差修正信息的精度。
关于惯性测量单元的更多内容，可以参见图1的相关描述。
示例性的，初始距离的误差为：
δρj为初始距离与伪距计算值的差值，为卫星接收天线到第j颗目标卫星的初始距离，/>为卫星接收天线与第j颗目标卫星间的伪距计算值。
在一些实施例中，可以基于初始距离的误差确定。示例性的，融合定位处理单元可以确定在地球坐标系中卫星接收天线与目标卫星件的直线距离/> 其中，(xI，yI，zI)为基于惯性测量单元解算得到的卫星接收天线在地球坐标系中的位置，/>为基于卫星接收天线接收的卫星信号解算得到的目标卫星在地球坐标系中的位置；将/>根据卫星接收天线在地球坐标系中真实位置(x，y，z)用泰勒级数展开，取一次项为初始距离/> 其中，(δx、δy、δz)为卫星接收天线在地球坐标系中的位置误差。
示例性的，伪距计算值为：其中，tu为卫星接收天线接收到第j颗目标卫星的卫星信号的时间，/>为第j颗目标卫星发射卫星信号的时间，c为光速。
在一些实施例中，伪距计算值与真实距离之间关系为： 其中，rj为卫星接收天线与第j颗目标卫星之间的真实距离，(x，y，z)为卫星接收天线在地球坐标系中的真实位置，Δti为卫星接收天线的钟差，为第j颗目标卫星的钟差，I、T、∈为卫星接收天线与第j颗目标卫星之间的大气电离层、大气对流层、噪声引起的延时。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以以定位基准点的位置信息611，以及融合定位处理单元的时钟偏差、频漂612，卫星钟差、频漂613为状态向量621，以惯性导航解算原理的经典误差传递方程622以及接收机钟差和钟漂模型623组成惯性卫星融合定位系统的状态方程631，以卫星接收天线与目标卫星的初始距离的误差614作为观测量624，用信号采集通道的伪距计算值615作为参考量625建立观测方程632，基于状态方程631与观测方程632，确定惯性卫星融合定位系统的数学模型640。
在一些实施例中，定位基准点的位置信息可以包括定位系统启动至当前时刻之间各个时刻的位置信息。又例如，定位基准点的位置信息可以包括定位基准点在各个时刻的位置、速度、姿态等。
在一些实施例中，融合定位处理单元可以基于定位基准点的位置信息，以及对应的误差模型，确定速度误差、位置误差、姿态误差；基于速度误差、位置误差、姿态误差确定状态向量。关于位置误差、速度误差、姿态误差的更多内容，可以参见图2的相关描述。
定位处理单元的时钟偏差是指卫星信号接收单元所使用的钟的钟面时与导航标准时间的差异。钟面时可以是指导航卫星系统中安装的原子钟的时间。
定位处理单元的频漂是指由于时钟本身的不准确性或受环境影响，使得卫星信号接收单元所使用的钟的时钟频率相对于导航标准时间的时钟频率发生变化。
在一些实施例中，状态向量还可以包括定位处理单元的时钟偏差、频漂，融合定位处理单元可以基于接收机钟差和钟漂模型，确定定位处理单元的时钟偏差、频漂。
在一些实施例中，状态向量还可以包括卫星钟差、卫星频漂，融合定位处理单元可以基于卫星信号中的星历参数计算卫星钟差、卫星频漂。关于卫星钟差、卫星频漂的更多内容，可以参见图3的相关描述。
示例性的，基于状态方程、观测方程建立的数学模型为：
其中，
φ＝[φE φN φU]T为惯性测量单元的失准角，下标E、N、N分别表示导航坐标系的东、北、天向，δvn＝[δvE δvN δvU]T为速度误差，为位置误差，包括纬度、经度和高度的误差。
εb＝[εE εN εU]T为陀螺仪的测量零漂在载体坐标系的投影。
为加速度计的测量零偏在载体坐标系的投影。
Wk-1包括陀螺仪的角速度测量的白噪声和加速度计的比力测量的白噪声。
δtu为融合定位处理单元的时钟偏差，δtru为融合定位处理单元的频漂。
δtv为卫星钟差，δtrv为卫星频漂。
关于Φk/k-1，Γk/k-1，Hk是已知的系统结构参数，关于Φk/k-1，Γk/k-1，Hk的更多内容，可以参见图2的相关描述。
需要说明的是，姿态误差、速度误差为在导航坐标戏中描述的值，位置误差为在大地坐标系下描述的值，陀螺测量零漂、加速度计测量零偏为在载体坐标系下描述的值。
本说明书的一些实施例中，通过采用基于位置的差值建立状态方程，基于系统误差与状态误差，构建数学模型，进而得到系统误差的最优估计值，用于修正惯性测量单元解算的位置信息，可以减少卫星信号受遮挡造成的误差突变，维持导航的稳定性，提高定位系统对密集城区环境的适应能力。
本说明书的一个或多个实施例中还提供一种惯性卫星融合定位装置，包括至少一个处理器以及至少一个存储器；所述至少一个存储器用于存储计算机指令；所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令中的至少部分指令以实现如上任一实施例所述的惯性卫星融合定位方法。
本说明书的一个或多个实施例中还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机运行如上任一实施例所述的惯性卫星融合定位方法。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种惯性卫星融合定位方法，其特征在于，所述方法包括：
获取惯性测量单元的测量中心在系统本体坐标系中的第一位置信息以及卫星接收天线在所述系统本体坐标系中的第二位置信息；
基于所述惯性测量单元获取的运动信息以及所述测量中心的所述第一位置信息，确定定位基准点的当前位置信息；
基于所述惯性测量单元获取的运动信息、所述卫星接收天线获取的目标卫星的卫星位置信息、所述测量中心的所述第一位置信息以及所述卫星接收天线的所述第二位置信息，确定所述卫星接收天线与所述目标卫星间的初始距离；
基于预设参数构建定位系统的状态方程；
基于所述卫星接收天线与所述目标卫星的所述初始距离以及所述目标卫星对应的信号采集通道的伪距计算值，构建观测方程；
基于所述状态方程和所述观测方程，确定所述定位系统的误差修正信息；
基于所述误差修正信息对所述定位基准点的所述当前位置信息进行修正，得到载体的定位信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述系统本体坐标系为右手笛卡尔坐标系，
所述系统本体坐标系的三向基于所述惯性测量单元的三向确定，
所述定位基准点为所述惯性测量单元的所述测量中心或所述载体的后轴中心。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标卫星的卫星位置信息通过如下方式确定：
基于所述卫星接收天线接收的卫星信号，筛选载噪比满足预设条件的目标卫星信号；
基于所述目标卫星信号，确定所述目标卫星的所述卫星位置信息，其中，所述卫星位置信息包括所述目标卫星的位置、速度、钟差、频漂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述卫星接收天线接收的卫星信号，筛选载噪比满足预设条件的目标卫星信号包括：
响应于至少两个所述卫星信号对应的卫星为相同的卫星，确定所述至少两个所述卫星信号为重复信号；
判断所述重复信号中载噪比最高的卫星信号是否满足所述预设条件；
响应于是，则将所述载噪比最高的所述卫星信号作为所述目标卫星信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述惯性测量单元获取的运动信息、所述卫星接收天线获取的目标卫星的卫星位置信息、所述测量中心的所述第一位置信息以及所述卫星接收天线的所述第二位置信息，确定所述卫星接收天线与所述目标卫星间的初始距离包括：
基于所述惯性测量单元获取的所述运动信息，通过第一预设算法确定所述测量中心的当前位置信息；
基于所述测量中心的所述当前位置信息、所述测量中心的所述第一位置信息以及所述卫星接收天线的所述第二位置信息，确定所述卫星接收天线的天线位置信息；
基于所述卫星接收天线的所述天线位置信息以及所述目标卫星的所述卫星位置信息，确定所述卫星接收天线与所述目标卫星间的初始距离。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述卫星接收天线与所述目标卫星的所述初始距离以及所述目标卫星对应的信号采集通道的伪距计算值，构建观测方程包括：
以所述卫星接收天线与所述目标卫星的初始距离的误差作为观测量，以所述信号采集通道的所述伪距计算值作为参考量，构建所述观测方程。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述状态方程和所述观测方程，确定所述定位系统的误差修正信息包括：
利用线性方法和/或非线性方法对所述状态方程和所述观测方程进行处理，确定所述定位系统的所述误差修正信息。
8.一种惯性卫星融合定位系统，其特征在于，所述定位系统包括：
卫星信号接收单元，被配置为接收卫星发射的卫星信号，所述卫星信号接收单元包括至少两个卫星接收天线；
惯性测量单元，被配置为测量所述定位系统的运动信息；
融合定位处理单元，被配置为：
获取所述惯性测量单元的测量中心在系统本体坐标系中的第一位置信息以及所述至少两个卫星接收天线在所述系统本体坐标系中的第二位置信息；
基于所述惯性测量单元获取的运动信息以及所述测量中心的所述第一位置信息，确定定位基准点的当前位置信息；
基于所述惯性测量单元获取的运动信息、所述卫星接收天线获取的目标卫星的卫星位置信息、所述测量中心的所述第一位置信息以及所述卫星接收天线的所述第二位置信息，确定所述卫星接收天线与所述目标卫星间的初始距离；
基于预设参数构建所述定位系统的状态方程；
基于所述卫星接收天线与所述目标卫星的所述初始距离以及所述目标卫星对应的信号采集通道的伪距计算值，构建观测方程；
基于所述状态方程和所述观测方程，确定所述定位系统的误差修正信息；
基于所述误差修正信息对所述定位基准点的所述当前位置信息进行修正，得到所述载体的定位信息。
9.一种惯性卫星融合定位装置，所述装置包括至少一个处理器以及至少一个存储器；
所述至少一个存储器用于存储计算机指令；
所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令中的至少部分指令以实现如权利要求1-7中任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-7任意一项所述的方法。
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