技術(shù)特征：

1.一種級聯(lián)式GNSS/SINS深組合導(dǎo)航方法，其特征在于，包括下列步驟：

步驟1，矢量跟蹤環(huán)路設(shè)計：載波鑒別器和碼鑒別器輸出作為導(dǎo)航濾波器的量測信息，用來估計接收機(jī)位置、速度、鐘差和鐘漂，估計的信息用來計算接收機(jī)環(huán)路參數(shù)；

步驟2，組合導(dǎo)航主濾波器設(shè)計：組合導(dǎo)航主濾波器接收GNSS跟蹤通道與SINS輸出作為量測信息，并對SINS系統(tǒng)中的導(dǎo)航信息加以校正；

步驟3，利用校正之后的慣性信息計算環(huán)路參數(shù)：組合系統(tǒng)利用校正后的SINS導(dǎo)航信息和星歷信息推測信號跟蹤參數(shù)GNSS偽碼相位和多普勒頻移，從而控制接收機(jī)的本地偽碼、載波數(shù)控振蕩器，以保持對輸入信號的穩(wěn)定跟蹤。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級聯(lián)式GNSS/SINS深組合導(dǎo)航方法，其特征在于，步驟1所述載波鑒別器和碼鑒別器輸出作為導(dǎo)航濾波器的量測信息，用來估計接收機(jī)位置、速度、鐘差和鐘漂，具體如下：

a)載波鑒頻器輸出z_carrier，計算公式如下：

$z_{carrier}=\frac{cross\×sign\left(dot\right)}{2\mathrm{\π}(t_2-t_1)(I_{P_2}^2+Q_{P_2}^2)}$

式中，和分別為I通道和Q通道即時支路t₁時刻的采樣值，和分別為I通道和Q通道即時支路緊接著t₁時刻之后的t₂時刻的采樣值，t₁為k-1時刻的時間，t₂為k時刻的時間，sign(x)為符號函數(shù)，取值如下：

$sign\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}+1& x\≥0\\ -1& x\<0\end{array}\right.$

b)碼鑒別器選取歸一化的非相干超前減滯后模型，得到碼相位測量值z_code：

$z_{code}=\frac{1}{2}\·\frac{\sqrt{I_E^2+Q_E^2}-\sqrt{I_L^2+Q_L^2}}{\sqrt{I_E^2+Q_E^2}+\sqrt{I_L^2+Q_L^2}}$

式中，I_E和Q_E分別為I通道和Q通道超前支路采樣值，I_L和Q_L分別為I通道和Q通道滯后支路采樣值；

c)導(dǎo)航濾波器模型的狀態(tài)方程如下：

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δx}}_k\\ {\mathrm{\δv}}_{x,k}\\ {\mathrm{\δy}}_k\\ {\mathrm{\δv}}_{y,k}\\ {\mathrm{\δz}}_k\\ {\mathrm{\δv}}_{z,k}\\ c\·t_{b,k}\\ c\·t_{d,k}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccccc}0& T_o& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& T_o& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& T_o& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& T_o\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δx}}_{k-1}\\ {\mathrm{\δv}}_{x,k-1}\\ {\mathrm{\δy}}_{k-1}\\ {\mathrm{\δv}}_{y,k-1}\\ {\mathrm{\δz}}_{k-1}\\ {\mathrm{\δv}}_{z,k-1}\\ c\·t_{b,k-1}\\ c\·t_{d,k-1}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_x\\ {\mathrm{\ω}}_{vx}\\ {\mathrm{\ω}}_y\\ {\mathrm{\ω}}_{vy}\\ {\mathrm{\ω}}_z\\ {\mathrm{\ω}}_{vz}\\ {\mathrm{\ω}}_b\\ {\mathrm{\ω}}_d\end{array}\right]$

式中，t_b,k和t_b,k-1分別為k時刻和k-1時刻的接收機(jī)鐘差，t_d,k和t_d,k-1分別為k時刻和k-1時刻的接收機(jī)鐘漂；分別為k時刻和k-1時刻x方向位置誤差；分別為k時刻和k-1時刻x方向速度誤差；δy_k、δy_k-1分別為k時刻和k-1時刻y方向位置誤差；δv_y,k、δv_y,k-1分別為k時刻和k-1時刻y方向速度誤差；δz_k、δz_k-1分別為k時刻和k-1時刻z方向位置誤差；δv_z,k、δv_z,k-1分別為k時刻和k-1時刻z方向速度誤差；T_o為k時刻和k-1時刻之間間隔時間；ω_x、ω_y、ω_z分別為位置隨機(jī)噪聲在x、y、z軸的分量，ω_vx、ω_vy、ω_vz分別為速度隨機(jī)噪聲在x、y、z軸的分量，ω_b為接收機(jī)鐘差的隨機(jī)噪聲、ω_d為接收機(jī)鐘漂的隨機(jī)噪聲；

d)導(dǎo)航濾波器模型的觀測方程為：

觀測量選取各通道的碼相位測量值和載波頻率測量值，觀測量與狀態(tài)量之間的關(guān)系如下：

z_code＝h_xδx+h_yδy+h_zδz+c·t_b+w_code

z_carrier＝h_xδv_x+h_yδv_y+h_zδv_z+c·t_d+w_carrier

式中，h_x、h_y、h_z為視線矢量在x、y、z軸的分量；t_b為鐘差；δx為x方向位置誤差，δy為y方向位置誤差，δz為z方向位置誤差，δv_x為x方向速度誤差，δv_y為y方向速度誤差，δv_z為z方向的速度誤差，t_d為鐘漂，w_code和w_carrier分別為碼相位跟蹤誤差噪聲和載波頻率跟蹤誤差噪聲。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級聯(lián)式GNSS/SINS深組合導(dǎo)航方法，其特征在于，步驟2中所述組合導(dǎo)航主濾波器設(shè)計，具體如下：

(a)系統(tǒng)狀態(tài)方程：

$\stackrel{\·}{X}=FX+GW$

式中，X為系統(tǒng)狀態(tài)矢量，表示系統(tǒng)狀態(tài)矢量的導(dǎo)數(shù)，F(xiàn)為系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，G為系統(tǒng)噪聲驅(qū)動矩陣，W為系統(tǒng)噪聲矢量，具體如下：

$X={\left[\begin{array}{ccccccccccccccccc}{\mathrm{\ψ}}_e& {\mathrm{\ψ}}_n& {\mathrm{\ψ}}_u& {\mathrm{\δV}}_e& {\mathrm{\δV}}_n& {\mathrm{\δV}}_u& \mathrm{\δ}L& \mathrm{\δ}\mathrm{\λ}& \mathrm{\δ}h& {\mathrm{\ϵ}}_x& {\mathrm{\ϵ}}_y& {\mathrm{\ϵ}}_z& {\▿}_x& {\▿}_y& {\▿}_z& {\mathrm{\δt}}_u& {\mathrm{\δt}}_{ru}\end{array}\right]}^T$

$F_{17\×17}=\left[\begin{array}{ccc}{F}_N& F_S& 0_{9\×2}\\ 0_{6\×9}& 0_{6\×6}& 0_{6\×2}\\ 0_{2\×9}& 0_{2\×6}& F_G\end{array}\right],F_S=\left[\begin{array}{cc}{C}_b^n& 0_{3\×3}\\ 0_{3\×3}& C_b^n\\ 0_{3\×3}& 0_{3\×3}\end{array}\right],F_G=\left[\begin{array}{cc}0& 1\\ 0& -{\mathrm{\β}}_{{\mathrm{\δt}}_{ru}}\end{array}\right],$

$G=\left[\begin{array}{ccc}{C}_b^n& 0_{3\×3}& 0_{3\×2}\\ 0_{3\×3}& C_b^n& 0_{3\×2}\\ 0_{9\×3}& 0_{9\×3}& 0_{9\×2}\\ 0_{2\×3}& 0_{2\×3}& I_{2\×2}\end{array}\right],W={\left[\begin{array}{cccccccc}{W}_{{\mathrm{\ϵ}}_x}& W_{{\mathrm{\ϵ}}_y}& W_{{\mathrm{\ϵ}}_z}& W_{{\▿}_x}& W_{{\▿}_y}& W_{{\▿}_z}& W_{{\mathrm{\δt}}_u}& W_{{\mathrm{\δt}}_{ru}}\end{array}\right]}^T$

式中，ψ_e、ψ_n、ψ_u分別為東、北、天方向的平臺失準(zhǔn)角誤差；δV_e、δV_n、δV_u分別為東、北、天方向的速度誤差；δL、δλ、δh分別為緯度、經(jīng)度及高度誤差；ε_x、ε_y、ε_z分別為陀螺常值漂移在x、y、z軸上的分量；分別為加速度計常值偏置在x、y、z軸上的分量；δt_u為鐘差引起的等效距離誤差；δt_ru為鐘漂引起的偽距率誤差；F_N為對應(yīng)9個基本導(dǎo)航參數(shù)的系統(tǒng)陣；為在載體系到導(dǎo)航系轉(zhuǎn)換矩陣；τ為相關(guān)時間；分別為陀螺在x、y、z三個軸向的量測零均值高斯白噪聲；分別為加速度計在x、y、z三個軸向的量測零均值高斯白噪聲；分別為鐘差和鐘漂零均值高斯白噪聲；

(b)系統(tǒng)量測方程：

Z＝HX+V

式中，Z為觀測矢量，H為觀測矩陣，V為觀測噪聲矩陣，具體如下：

$Z={\left[\begin{array}{cccccccc}{\mathrm{\δ\ρ}}^1& {\mathrm{\δ\ρ}}^2& \mathrm{...}& {\mathrm{\δ\ρ}}^n& \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}^1& \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}^2& \mathrm{...}& \mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}^n\end{array}\right]}^T$

式中，δρ為偽距偏差，為偽距率偏差；

$H=\left[\begin{array}{cccc}{0}_{n\×6}& H_{\mathrm{\ρ}1}& 0_{n\×6}& H_{\mathrm{\ρ}2}\\ 0_{n\×3}& H_{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}1}& 0_{n\×9}& H_{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}2}\end{array}\right],H_{\mathrm{\ρ}1}=E\·D_{LLA}^{XYZ}={\left[\begin{array}{ccc}{a}_{11}& a_{12}& a_{13}\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ a_{n1}& a_{n2}& a_{n3}\end{array}\right]}_{n\×3},H_{\mathrm{\ρ}2}={\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ .& .\\ .& .\\ .& .\\ 1& 0\end{array}\right]}_{n\×2},$

上式中，E為導(dǎo)航星方向余弦陣，為地理系下位置誤差到ECEF系的轉(zhuǎn)換關(guān)系矩陣：

$E={\[e_{ij}\]}_{n\×3}=\left[\begin{array}{ccc}{e}_{11}& e_{12}& e_{13}\\ e_{21}& e_{22}& e_{23}\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ e_{n1}& e_{n2}& e_{n3}\end{array}\right],(i=1,2...n,j=1,2,3),$

$D_{LLA}^{XYZ}=\left[\begin{array}{ccc}-(R_n+h)\sin L\cos \mathrm{\λ}& -(R_n+h)\cos L\sin \mathrm{\λ}& \cos L\cos \mathrm{\λ}\\ -(R_n+h)\sin L\sin \mathrm{\λ}& (R_n+h)\cos L\cos \mathrm{\λ}& \cos L\sin \mathrm{\λ}\\ \[R_n(1-e^2)+h\]\cos L& 0& \sin L\end{array}\right]$

式中，e_ij為SINS解算位置到第i顆導(dǎo)航星的方向余弦，L、λ、h分別為載體的真實(shí)緯度、經(jīng)度和高度，基準(zhǔn)橢球體長半徑：R_e＝6378137.0m，橢圓度：f＝1/298.257223563，卯酉圈曲率半徑：R_n＝R_e(1+f sin²L)，基準(zhǔn)橢球偏心率：

$H_{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}1}={\left[\begin{array}{ccc}{b}_{11}& b_{12}& b_{13}\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ b_{n1}& b_{n2}& b_{n3}\end{array}\right]}_{n\×3},H_{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}2}={\left[\begin{array}{cc}0& 1\\ .& .\\ .& .\\ .& .\\ 0& 1\end{array}\right]}_{n\×2},$

上式中，b_ij(i＝1,2...n,j＝1,2,3)具體展開如下：

$\left\{\begin{array}{c}{b}_{i1}=-e_{i1}\sin \mathrm{\λ}+e_{i2}\cos \mathrm{\λ}\\ b_{i2}=-e_{i1}\sin L\cos \mathrm{\λ}-e_{i2}\sin L\sin \mathrm{\λ}+e_{i3}\cos L\\ b_{i3}=e_{i1}\cos L\cos \mathrm{\λ}+e_{i2}\cos L\sin \mathrm{\λ}+e_{i3}\sin L\end{array}\right.$

$V={\left[\begin{array}{cccccccc}{v}_{\mathrm{\ρ}}^1& v_{\mathrm{\ρ}}^2& \mathrm{...}& v_{\mathrm{\ρ}}^n& v_{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}^1& v_{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}^2& \mathrm{...}& v_{\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}}^n\end{array}\right]}^T$

式中，V_ρ為偽距觀測高斯白噪聲，為偽距率觀測高斯白噪聲。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級聯(lián)式GNSS/SINS深組合導(dǎo)航方法，其特征在于，步驟3中所述利用校正之后的慣性信息計算環(huán)路參數(shù)，具體如下：

$h_k^{\left(n\right)}={\left[\begin{array}{ccc}{h}_x^{\left(n\right)}& h_y^{\left(n\right)}& h_z^{\left(n\right)}\end{array}\right]}^T$

$h_x^{\left(n\right)}=\frac{x^{\left(n\right)}-\hat{x}}{{\hat{r}}^{\left(n\right)}},h_y^{\left(n\right)}=\frac{y^{\left(n\right)}-\hat{y}}{{\hat{r}}^{\left(n\right)}},h_z^{\left(n\right)}=\frac{z^{\left(n\right)}-\hat{z}}{{\hat{r}}^{\left(n\right)}}$

${\hat{r}}^{\left(n\right)}=\sqrt{{(x^{\left(n\right)}-\hat{x})}^2+{(y^{\left(n\right)}-\hat{y})}^2+{(z^{\left(n\right)}-\hat{z})}^2}$

${\widehat{\mathrm{\τ}}}_k^{\left(n\right)}={\mathrm{\τ}}_{k-1}^{\left(n\right)}+{({\mathrm{\ΔX}}_{k,k-1}^{\left(n\right)}-t_{k,k-1}{V}_{k-1})}^T{h}_k^{\left(n\right)}+t_{k,k-1}c$

${\hat{f}}_{code,k}^{\left(n\right)}=\[1+t_{d,k-1}+{(V_{k-1}^{\left(n\right)}-V_{k-1})}^T{h}_k^{\left(n\right)}\]f_{code}/c$

${\hat{f}}_{carrier,k}^{\left(n\right)}=\[1+t_{d,k-1}+{(V_{k-1}^{\left(n\right)}-V_{k-1})}^T{h}_k^{\left(n\right)}\]f_{carrier}/c$

式中，V_k-1分別為k-1時刻解算得到的修正之后的SINS系統(tǒng)速度，x⁽ⁿ⁾、y⁽ⁿ⁾、z⁽ⁿ⁾為衛(wèi)星號為n的GPS衛(wèi)星的位置，為修正后的SINS系統(tǒng)在地心地固坐標(biāo)系下的位置，為衛(wèi)星n與接收機(jī)之間的視線矢量，為k-1時刻通過星歷解算出來的衛(wèi)星n的速度；為k時刻的衛(wèi)星位置；是指k時刻的衛(wèi)星位置和k-1時刻衛(wèi)星n的位置的差值；分別為k時刻的碼相位、碼頻率和載波頻率預(yù)測值；為k-1時刻的碼相位解算值；c為真空中光速；t_d,k-1為k-1時刻的鐘漂；f_code為C/A碼的基準(zhǔn)頻率，為1.023MHz；f_carrier為載波L1的頻率，為1575.42MHz。