西北工业大学刘洋洋获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种低轨卫星机会信号与MEMS-INS组合定位方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119936943B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510428839.3,技术领域涉及:G01S19/47;该发明授权一种低轨卫星机会信号与MEMS-INS组合定位方法是由刘洋洋;樊哲;廉保旺;赵媛;唐成凯;丹泽升;张旭;陈承延;李天宇;李犇犇设计研发完成,并于2025-04-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种低轨卫星机会信号与MEMS-INS组合定位方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种低轨卫星机会信号与MEMS‑INS组合定位方法,通过提取多个低轨卫星星座机会信号多普勒观测信息,然后通过扩展卡尔曼滤波算法实现多低轨卫星与MEMS‑INS的有效组合,同时得到各传感器的信息权重,信息权重通过时间序列分析从各个传感器的前向数据中计算得到,根据信息权重计算滤波器的权重后,扩展卡尔曼滤波的比例可以根据传感器的状态和导航信息的有效性进行调整,从而抑制MEMS‑INS误差的发散,同时减小参数先验知识不足的影响,在分散度、实时性、精度、可靠性和容错性等方面都具有良好的性能,实现定位性能的提升。
本发明授权一种低轨卫星机会信号与MEMS-INS组合定位方法在权利要求书中公布了:1.一种低轨卫星机会信号与MEMS-INS组合定位方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:获取组合定位系统各传感器数据;所述组合定位系统包括低精度微机电惯导系统MEMS-INS、第一LEO星座和第二LEO星座;步骤2:建立MEMS-INS传感器的误差方程为: 式中:为利用预测的时刻的MEMS-INS传感器系统误差;为时刻的MEMS-INS传感器系统误差,为从时刻到时刻的MEMS-INS传感器系统误差预测矩阵;为过程噪声向量;步骤3:建立组合定位模块扩展卡尔曼滤波系统模型:建立第一LEO星座与MEMS-INS组成的第一组合定位模块的预测模型为: 建立第二LEO星座与MEMS-INS组成的第二组合定位模块的预测模型为: 其中为利用预测的时刻的第一组合定位模块的系统误差,为时刻的第一组合定位模块的系统误差,为利用预测的时刻的第二组合定位模块的系统误差,为时刻的第二组合定位模块的系统误差;为从时刻到时刻的第一组合定位模块预测矩阵,为从时刻到时刻的第二组合定位模块预测矩阵;步骤4:建立组合定位模块扩展卡尔曼滤波观测模型:对于某一组合定位模块,其扩展卡尔曼滤波观测模型为: 其中,为通过该组合定位模块中的LEO星座得到的多普勒偏差量,c为光速,为该组合定位模块中的LEO星座的载波频率;为该组合定位模块的多普勒定位观测矩阵,为该组合定位模块中的LEO星座用户接收机状态偏差向量,为伪距测量噪声向量,为伪距测量噪声向量的导数;步骤5:基于步骤3建立的组合定位模块扩展卡尔曼滤波系统模型和步骤4建立的组合定位模块扩展卡尔曼滤波观测模型,通过扩展卡尔曼滤波算法得到时刻定位载体状态、和后验协方差矩阵,;其中的扩展卡尔曼滤波算法流程公式为: 其中为通过步骤6反馈得到的时刻定位载体融合状态,为利用预测的时刻定位载体状态,为通过步骤6反馈得到的时刻定位载体融合状态,为利用预测的时刻定位载体状态;为通过步骤6反馈得到的时刻第i组合定位模块状态协方差矩阵,为时刻第i组合定位模块噪声协方差矩阵,为时刻第i组合定位模块状态先验协方差矩阵;为时刻第i组合定位模块的卡尔曼增益,为时刻第i组合定位模块的多普勒定位观测矩阵,为的转置矩阵,为时刻第i组合定位模块的观测噪声协方差矩阵;为时刻第一组合定位模块得到的定位载体状态,为时刻第二组合定位模块得到的定位载体状态,为时刻第i组合定位模块的实际测量值;为时刻第i组合定位模块状态后验协方差矩阵,为单位矩阵;步骤6:基于步骤5得到的、以及,根据融合公式 计算得到时刻的定位载体融合状态并反馈,其中 并根据公式 计算得到时刻第i组合定位模块的状态协方差矩阵并反馈,其中为通过可变比例自适应法得到滤波器权重: 其中为MEMS-INS传感器的信息权重,为第一LEO星座天线的信息权重,为第二LEO星座天线的信息权重;对于每个传感器,采用传感器的自回归预测误差作为信息权重;当得到的与差值小于预设的阈值时,认为此时的和为定位载体的最优状态估计和最优状态协方差。
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