四步貫通信息技術融合
該汽車組合導航系統的高精度和高可靠性,將主要通過以下幾個途徑來實現:
1.采用聯邦卡爾曼濾波結構,分別設計IMU/G、IMU/RD組合導航子濾波器,將子濾波器輸出的導航參數估計值送入主濾波器進行全局信息融合,得到導航參數的全局估計;
2.定期對IMU的系統誤差進行反饋校正,將其誤差始終鉗制在較小范圍內;
3.針對汽車行駛過程中,存在器件數學模型和統計噪聲未知或近似的情況,采用一種適用于系統噪聲協方差陣未知情況下的自適應卡爾曼濾波方法,既能有效增強系統的自適應性,又能提高系統定位精度;
4.綜合運用子系統狀態評估、故障檢測與隔離、自適應信息分配原則等現代信息融合技術,在獲得融合導航信息的同時,有效地提高整個組合導航系統的容錯能力和可靠性。
經過計算機仿真與跑車試驗證明,該IMU/G/RD汽車組合導航系統不僅有效解決了衛星信號短暫“丟失”時的導航定位問題,而且具有較高的導航定位精度。在7200s的行駛時間內,如果衛星定位系統工作正常,該系統的定位誤差能保持在±5m以內(高于G的10m定位精度);如果G長期失效而RD正常工作,則系統的定位誤差能保持在±20m以內;而如果G和RD均失效(衛星信號受到遮擋而短暫“丟失”,假設失效時間為200s),則系統的定位誤差能保持在±30m以內。特別是該組合導航系統采用了三個導航子系統以及聯邦卡爾曼濾波的機構,非常有利于設計組合系統的故障檢測與隔離算法,從而能夠有效地監督IMU、G與RD各自的工作情況正常與否,一旦發現故障就能及時對故障系統進行隔離,而不會影響到其他正常工作的系統,顯著提高了組合導航系統的容錯性能。
綜上所述,這種基于信息融合技術的IMU/G/RD汽車組合導航導航系統,在系統硬件構成與軟件算法方面具有一定的創新,有效解決了當前汽車G導航定位中存在的一些問題和隱患,較好地實現了高精度、高可靠性、高容錯性的連續導航定位功能。