專利名稱：一種組合式車輛位置測量方法
技術領域：
本申請涉及一種車輛的動態(tài)位置測量方法，涉及慣性導航、衛(wèi)星導航及移動測量領域。本申請所述的方法可廣泛應用于各種不同車輛的高精度、高動態(tài)、實時位置測量。
背景技術：
車輛的位置測量是車輛導航、道路測繪、電子交通等應用領域必須解決的關鍵性技術問題。當前最常用的位置測量手段是GPS定位系統，如車載導航儀等，但單純依靠GPS 系統進行位置測量往往存在如下問題= (I)GPS信號易被遮擋出現中斷在橋梁、隧道、樹木、城市峽谷等環(huán)境中，GPS無法提供連續(xù)及準確的位置信息。(2)GPS信號易受到多路徑干擾而出現定位錯誤的情況，此時GPS給出的位置將出現較大的誤差。目前市場上常用的車載導航系統往往采用地圖上的道路信息作為約束條件來消除GPS定位錯誤的情況，但當車輛在野外無地圖數據庫輔助的環(huán)境中，GPS定位系統無法避免受干擾出現定位錯誤的情況。為了解決GPS受干擾的問題，目前最通用的解決方案是把GPS輸出與慣性導航系統組合，為車輛提供連續(xù)的位置測量信息，可以解決GPS定位錯誤出現跳數的情況，也可解決GPS短時中斷出現位置不聯系的問題。但慣性/GPS位置測量系統同樣存在一個不可避免的問題當GPS長時間無效時，慣導系統的位置誤差將隨時間迅速增大，尤其是選用低成本MEMS慣性導航系統，如果GPS信號丟失10秒以上，慣導系統的位置誤差將會超過10m，無法滿足高精度位置測量的要求。為了克服上述問題，目前已有一些單位開始使用慣導、GPS、里程計組合式位置測量方案，但據文獻報道，目前采用的都是將慣導、GPS、里程計的信息融入到一個濾波器中進行深度組合的方案，這種方案往往對里程計的分辨率有較高的要求，在里程計分別率較低的情況下，系統組合后輸出的位置誤差較大，此外，這種用一個濾波器將三個傳感器信息進行深度融合的算法較為復雜，實現難度較大，當里程計分辨率發(fā)生改變或者當慣導、GPS的誤差特性發(fā)生改變時，必須對濾波器的參數進行精心的調整才能確保輸出位置的精度，若濾波器的參數不進行相應的調整，則系統輸出的位置精度將大大下降?？傊?，目前已有的慣導、GPS、里程計組合算法雖可以解決高精度、連續(xù)的位置測量的難題，但不可避免地存在算法復雜，對器件要求較高，對不同器件的適應性較差等弱點，大范圍推廣使用存在一定的難度。

發(fā)明內容
針對上述技術背景，本申請?zhí)岢鲆环N簡單、可靠且具有較強適應性的慣導、GPS、里程計組合式位置測量算法，該方法將分別通過慣性/GPS組合導航算法和里程計航位推算算法獨立計算載體的位置信息，再通過設計簡單的輸出校正濾波器將2個不同算法計算得到的位置信息進行融合，最終給出高精度的車輛位置信息。該算法所述的輸出校正濾波器并不改變慣性/GPS組合導航算法和里程計航位推算算法的參數，且濾波器的設計及參數的選擇不依賴于慣性器件、GPS及里程計的誤差特性。相比傳統的單濾波器深度組合算法，本方法具有較強的環(huán)境適應性、對GPS，慣導，里程計的輸出特性及誤差模型不敏感、可靠性高、輸出精度高、易于實現等優(yōu)點，其具體的實現步驟如下第一步利用目前已公開且通用的慣性/GPS組合導航算法將GPS與慣導系統組合，并輸出組合后系統的航向角％、俯仰角eb、橫滾角Yb、經度入卩緯度!^。第二步利用里程計的脈沖信息以及步驟一得到的姿態(tài)角信息進行航位推算，計算載體的位置信息，其計算公式如下
權利要求
1.一種組合式車輛位置測量方法，其特征在于所述的方法實現步驟為第一步利用目前已公開且通用的慣性/GPS組合導航算法將GPS與慣導系統組合，并輸出組合后系統的航向角％、俯仰角eb、橫滾角Yb、經度入^緯度!^。第二步利用里程計的脈沖信息以及步驟一得到的姿態(tài)角信息進行航位推算，計算載體的位置信息，其計算公式如下
2.根據權力要求I所述的一種組合式車輛位置測量方法，其特征在于所述的方法實現步驟中的第三步利用式2進行載體位置解算需要滿足3個條件(I)GPS必須在定位有效狀態(tài)；(2)載體處于運動狀態(tài)；(3)慣性/GPS組合導航系統輸出的位置與GPS輸出的位置的距離之差AS<Sh, Sh為選取的門限值,一般選為5m。如果以上3個條件中有一個或者一個以上不滿足時，則式2需用下式3表示
3.根據權力要求I所述的一種組合式車輛位置測量方法，其特征在于所述的方法實現步驟中的第二步中式I所涉及的里程計的刻度系數klcu_需要在位置解算過程中進行實時估計，其估計公式如下
全文摘要
為解決車輛在橋梁、樹木、隧道遮擋以及城市峽谷等復雜環(huán)境中的精確定位問題，本申請?zhí)岢鲆环N簡單、可靠的慣性/GPS/里程計組合算法，該方法將分別通過慣性/GPS組合導航算法和里程計航位推算算法獨立計算載體的位置信息，再通過設計簡單的輸出校正濾波器將兩種不同算法計算得到的位置信息進行融合，最終給出高精度的車輛位置信息。相比傳統的單濾波器深度組合算法，本方法具有較強的環(huán)境適應性、對GPS，慣導，里程計的誤差模型不敏感、可靠性高、輸出精度高、易于實現等優(yōu)點，可很好地解決車輛在復雜環(huán)境中的精確定位難題。
文檔編號G01S19/49GK102608643SQ201210103529
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權日2012年4月11日
發(fā)明者徐燁烽, 楊宦春, 薛宏濱 申請人:北京星網宇達科技股份有限公司