申请/专利权人：南京航空航天大学

申请日：2021-03-18

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN113310489B

主分类号：G01C21/20

分类号：G01C21/20;G01C21/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2021.09.14#实质审查的生效;2021.08.27#公开

摘要：本发明公开了一种基于互观测虚拟参考域的无人集群协同导航优化方法，根据集群中各成员的机载卫星导航接收机实测的导航卫星几何精度因子将成员分类为基准成员和待辅助成员；对各基准成员进行独立导航解算，对待辅助成员进行卫星导航参考圆计算；根据卫星导航参考圆，基于水平面投影分析或空间相对角度分析选择最优基准成员与待辅助成员建立协同关系并根据协同关系对待辅助成员进行协同导航解算。本发明能够准确估计卫星导航信息与协同信息构成的互观测虚拟参考域，实现无人集群卫星导航信息与协同信息测量信息的综合优化；直接获取准确的最优信息并建立协同关系，效率高，准确性好，且不受无人集群成员数量、分布及差异的限制，适用性广。

主权项：1.一种基于互观测参考域的无人集群协同导航优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1根据集群中各成员的机载卫星导航接收机实测的导航卫星几何精度因子将成员分类为基准成员和待辅助成员；2对步骤1中得到的各基准成员进行独立导航解算；3对步骤1中得到的待辅助成员进行卫星导航参考圆计算；4根据步骤3中建立的卫星导航参考圆，基于水平面投影分析或空间相对角度分析选择与待辅助成员建立协同关系的最优基准成员；5根据步骤4中建立的协同关系对待辅助成员进行协同导航解算；其中，所述步骤1包括如下步骤：1.1：设定用于集群成员分类的几何精度因子阈值；1.2：记基准成员集合为{Vi}，待辅助成员集合为{Vj}，设定为空集；1.3：集群中各成员利用自身机载卫星导航接收机接收卫星导航信号；1.4：将各成员机载卫星导航接收机当前实测的导航卫星几何精度因子与步骤1.1中设定的几何精度因子阈值进行比较；若某成员当前实测导航卫星几何精度因子小于或等于几何精度因子阈值，则将其加入基准成员集合{Vi}；否则将其加入待辅助成员集合{Vj}；所述步骤3包括：3.1由步骤1.4选取的待辅助成员Vj利用自身机载卫星导航接收机接收卫星导航信号，获得卫星导航量测信息Vj观测到的全部导航卫星作为导航卫星集合{Ss}j；3.2：以待辅助成员Vj所在位置为原点，单位长度为半径建立待辅助成员Vj观测参考球面Cj；3.3：利用步骤3.1获得的导航卫星集合{Ss}j和步骤3.2获得的观测参考球面Cj，计算导航卫星星下点矢量集合{us}j；以观测的某一导航卫星Ss为例，其星下点矢量us表达式为 其中，βs为导航卫星Ss相对于待辅助成员Vj的高度角，αs为导航卫星Ss相对于待辅助成员Vj的方位角；3.4：利用步骤3.3获得的星下点矢量集合{us}j进行平面拟合，求取拟合得到的平面与步骤3.2得到的参考球面相交得到的圆作为卫星导航参考圆，并提取圆心作为卫星导航虚拟参考中心Cj；所述步骤5包括如下步骤：步骤5.1：建立协同导航观测方程，其表达式为 其中，δρss＝1,2,…n表示导航卫星伪距观测量，δdi表示由步骤4优选的基准成员与待辅助成员Vj之间的相对距离观测量，δx,δy,δz为待辅助成员Vj在地球坐标系下的位置误差，δt为待辅助成员Vj机载接收机钟差；εss＝1,2,…n表示卫星伪距观测噪声，εi表示由步骤4优选的基准成员与待辅助成员Vj之间的相对距离观测误差；表示导航卫星相对于待辅助成员Vj的方向余弦；表示由步骤4优选的基准成员相对于待辅助成员Vj的方向余弦；步骤5.2：进行协同导航误差建模，其表达式为 其中σi表示由步骤4优选的基准成员的定位误差协方差，σF表示相对距离测量噪声；步骤5.3：根据步骤5.1建立的协同导航观测方程和5.2建立的协同导航误差模型，进行待辅助成员位置误差及接收机钟差估计值协同解算，其表达式为[δxδyδzδt]T＝x＝HTWH-1HTWy其中W＝diagσρ,σρ,…,σρ,σi，σρ为伪距测量噪声方差；步骤5.4：根据步骤5.3得到的待辅助成员位置误差估计值和接收机钟差估计值，通过组合滤波，对待辅助成员Vj机载惯性导航系统误差进行修正，得到优化后的待辅助成员Vj机载惯性导航系统指示的位置信息。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南京航空航天大学 一种基于互观测虚拟参考域的无人集群协同导航优化方法

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