基于索引表的数字路网辅助惯性自主组合导航方法及系统与流程

本发明涉及航空航天捷联惯性导航中的惯性自主组合导航领域，具体涉及一种基于索引表的数字路网辅助惯性自主组合导航方法及系统。

背景技术：

1、捷联惯导系统具有反应时间短、可靠性高、自主性好以及全天候应用等优点，广泛应用于航空、航天、车载等军用和民用导航领域，在国防和经济建设中发挥着重要作用。惯性导航系统能实时地输出载体位置、速度、姿态等信息，但是其难以克服导航误差随时间累积的缺点。里程计是一种自主的距离信息测量传感器，它与惯性导航系统组合之后能够起到抑制惯导误差发散的作用，因此采用惯性和里程计组合技术能够建立高精度自主定位定向导航系统。

2、在现有技术中，惯性和里程计自主组合导航方法能提供数十米级别的水平位置精度和十米级别的高程位置精度，但里程计的测量误差受环境影响较大，海拔、气候、温湿度、路面粗糙程度、载重等都会影响里程计测量的准确性，从而影响惯性和里程计自主组合导航系统的精度。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于索引表的数字路网辅助惯性自主组合导航方法及系统，能够提高惯性和里程计自主组合导航系统的精度。

2、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

3、一方面，本方案提供一种基于索引表的数字路网辅助惯性自主组合导航方法，包括：

4、根据路网高精度位置信息，获取等间隔的路网数据点集，并生成路网索引表；

5、将惯性导航定位点与路网索引表进行匹配；

6、根据惯导算法输出的导航参数和惯性导航定位点与路网索引表的匹配结果，修正导航参数误差。

7、在一些可选的方案中，根据路网高精度位置信息，获取等间隔的路网数据点集，并生成路网索引表，包括：

8、根据实际道路高精度组合导航结果的经纬度，将设有实际道路的位置信息处理为以设定距离为间隔的数据点，加上数据点索引值形成包括道路索引值和数据点索引值的路网数据点集；

9、在路网数据点集确定的经纬度范围内，以惯性导航最大误差距离为间隔建立二维坐标表格；

10、将表格中的坐标与路网数据点集匹配，获取表格中每个坐标点的最邻近点的数据点索引值并确定对应的道路索引值。

11、在一些可选的方案中，将惯性导航定位点与路网索引表进行匹配，包括：

12、在以惯性导航定位点为圆心，惯性导航最大误差距离为半径的圆的范围内，匹配路网索引表中二维表格内的坐标；

13、根据在所述范围内的坐标点所对应的道路索引值，确定待选择道路；

14、将待选择道路中与定位点距离小于惯性导航最大误差距离的点作为待选择点，所有待选择点构成待选择点集；

15、对于一个待选择点，将该点前惯性导航设定里程的轨迹数据与路网数据对比，确定惯性导航设定里程的轨迹数据与路网数据的方位角函数；

16、遍历所有待选择道路中的待选择点集，在惯性导航设定里程的轨迹数据与路网数据的方位角函数差值小于设定阈值的待选择点中，选择方位角函数差值最小的待选择点为匹配点。

17、在一些可选的方案中，其特征在于，惯性导航设定里程的轨迹数据与路网数据的方位角函数为：

18、其中，ψins为惯导数据方位角函数，ψmap为路网数据方位角函数，δλinsi为惯导数据中第i点和第i+1点的经度之差，δlinsi为惯导数据中第i点和第i+1点的纬度之差，δλmapi为路网数据中第i点和第i+1点的经度之差，δlmapi为路网数据中第i点和第i+1点的纬度之差，i＝1～n，n为设定历程内的数据点数。

19、在一些可选的方案中，方位角函数差值的阈值为：|ψins-ψmap|≤0.5°。

20、在一些可选的方案中，其特征在于，在将惯性导航定位点与路网索引表进行匹配前，根据惯性导航定位点，确定惯性导航定位点已行驶里程，当惯性导航定位点已行驶里程达到最短里程计要求，则进行匹配。

21、在一些可选的方案中，根据惯导算法输出的导航参数和惯性导航定位点与路网索引表的匹配结果，修正导航参数误差，包括：

22、按照预设的采样周期实时采集惯组脉冲数与里程计脉冲数，进行惯性导航解算，得到惯导算法输出的导航参数，同时求解载体系下惯导位移矢量累计值和载体系下里程计位移矢量累计值；

23、根据状态向量建立状态微分方程；

24、根据里程计位移增量和惯性导航位移增量建立第一量测方程，根据路网匹配点和惯性导航定位点建立第二量测方程；

25、基于所建立的状态微分方程和量测方程，进行惯性、里程计和路网匹配组合导航卡尔曼滤波以实时修正惯性导航系统参数误差、里程计参数误差和器件参数误差。

26、在一些可选的方案中，按照预设的采样周期实时采集惯组脉冲数与里程计脉冲数，进行惯性导航解算，得到惯导算法输出的导航参数，同时求解载体系下惯导位移矢量累计值和载体系下里程计位移矢量累计值，包括：

27、根据采集的里程计脉冲数计算采样周期内路程增量；

28、基于所计算的路程增量，得到载体系下当前采样周期的里程计位移矢量；

29、根据载体系下当前采样周期的里程计位移矢量计算载体系下里程计位移矢量累计值；

30、根据惯导速度计算导航系下惯导位移矢量；

31、基于计算得到的惯导位移矢量，计算载体系下惯导位移矢量累计值。

32、在一些可选的方案中，基于所建立的状态微分方程和量测方程，进行惯性、里程计和路网匹配组合导航卡尔曼滤波以实时修正惯性导航系统参数误差、里程计参数误差和器件参数误差，实现导航数据输出，包括：

33、对状态微分方程离散化，得到离散形式的状态方程，建立卡尔曼滤波器；

34、根据状态微分方程和量测方程，设定系统噪声矩阵、量测噪声矩阵初值、滤波初值和滤波状态误差初值；

35、根据惯组数据和里程计数据实时进行导航计算，同时进行在线匹配，并通过量测方程将量测值输入卡尔曼滤波器，通过滤波估计后得到各误差状态的估计值；

36、利用各误差状态的估计值修正惯性导航系统参数误差、里程计参数误差和器件参数误差，得到修正后的导航参数。

37、另一方面，本方案提供一种基于索引表的数字路网辅助惯性自主组合导航系统，包括：

38、路网索引模块，其用于根据路网高精度位置信息，获取等间隔的路网数据点集，并生成路网索引表；

39、匹配模块，其用于将惯性导航定位点与路网索引表进行匹配；

40、误差修正模块，其用于根据惯导算法输出的导航参数和惯性导航定位点与路网索引表的匹配结果，修正导航参数误差。

41、与现有技术相比，本发明的优点在于：本方案根据路网高精度位置信息，获取等间隔的路网数据点集，并生成路网索引表；将惯性导航定位点与路网索引表进行匹配；根据惯导算法输出的导航参数和惯性导航定位点与路网索引表的匹配结果，修正导航参数误差。通过将路网位置信息与惯性导航结果结合进行误差修正的方式，能够提高惯性和里程计自主组合导航系统的精度。