用道路幾何和方向參數估計陸地交通工具導航數據的方法技術

本發明專利技術涉及一種用于估計陸地交通工具導航數據的方法，所述方法包括以下步驟：接收由慣性傳感器獲取的慣性數據(100)；接收所行駛道路的幾何形狀參數和方向參數；基于參數對數據進行整合(106)，以產生導航數據，導航數據包括在一個方向(Zr，Yr)上測量的交通工具相對于道路的移動，交通工具只能在有界區間內在所述方向上移動而不離開道路；通過求解方程組，估計影響導航數據的誤差(108)，所述方程組假設在所計算的移動和參考移動之間的不同構成了交通工具平行于所述方向的移動的誤差，參考移動的值小于或等于區間的長度；根據所估計的誤差校正所產生的導航數據(110)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用道路幾何和方向參數估計陸地交通工具導航數據的方法
本專利技術涉及用于估計陸地交通工具的導航數據的方法和裝置。
技術介紹
為了估計載體的導航數據(位置、速度、姿態)，已知在這種交通工具中嵌入慣性導航系統(INS，InertialNavigationSystem)。目前，基于慣性系統提供的慣性數據，載體的位置數據在純慣性下精度可達1Nm/h。然而，在一些應用中，需要獲得更高的精度。為了獲得這樣更高的精度，有人提出將慣性系統產生的慣性數據與載體上的外部信息項結合起來。為了做到這一點，首先執行慣性測量來估計載體的位置，然后，為了校正關于這個估計的任何誤差，使用外部信息項，該外部信息項由另一個系統提供。因此這樣的導航系統目前被稱為“混合系統”。舉例來說，已知這種類型的系統，其中，所述校正是使用來自GNSS(全球導航衛星系統)無線電導航系統的數據(外部信息項)來實現的。然而，已知的問題是，無線電導航系統不能免除可能的擾亂攻擊。在這種情況下，慣性導航系統就不能再依靠GNSS信息項來校準自己的正確位置。當然，彌補這一缺陷的解決方案是已知的。對于陸地交通工具類型的載體(例如機動交通工具)，外部信息項可以來自裝在交通工具上的里程表。然后使用由里程計提供的并被認為相對可靠的有關交通工具所行駛距離的數據項來校正從慣性數據推導出的導航數據。雖然這類系統在某種程度上對所提出的問題奏效，特別是對機動交通工具而言，但事實上將其整合仍然可能造成困難。首先，使這種類型的系統適應于交通工具往往會造成問題，特別是對于由里程表傳輸的信號的良好接收。例如，這樣的接收質量要求在電子電路層面上進行設計，并給予信號能有的形式多樣性。其次，由于和交通工具所處環境(地形變形、上坡、下坡等)有關的限制，會導致交通工具在空間的不同方向上變形。例如，如果考慮與交通工具行駛方向平行的移動部件，交通工具會沿著該部件(受力的懸架等)變形，這將導致里程表測量與所集成的慣性測量的比較的相關性下降。因此，有其他解決方案，其可以在沒有無線電導航或里程表系統時獲得良好的定位性能。例如，存在另一種解決方案，已知為零速修正(ZUPT，ZeroVelocityUpdate)，其包括以使空間軸上的速度為零的方式周期性地停止載體以及使用該信息。這種解決方案通常用“零速混合”表示。通過進行這種方法，慣性導航系統能夠對由傳感器引起的誤差進行估計，從而提高性能，特別是位置性能。然而，這些周期性的停止(根據所需的性能每4分鐘到10分鐘一次)有時會帶來嚴重的操作限制。例如，軍事載體在戰斗階段的情況下，為了實施零速混合軍事載體可能會尷尬地停止戰斗。為了解決這些問題，文獻FR2878954提出了一種估計陸地交通工具導航數據的方法，使得能夠實現良好的定位性能，而無需求助于無線電導航或里程表系統。該方法特別地使用了交通工具的動力學模型，即一種能夠預測交通工具行為(機動行為、轉彎行為、鉸接式或履帶式交通工具)的模型。然而，這種動力學模型需要特別復雜才能有效。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了克服上述缺點。根據本專利技術的第一方面，因此提出了一種用于估計陸地交通工具的導航數據的方法，所述方法包括以下步驟：·接收由嵌入所述陸地交通工具中的慣性傳感器獲取的慣性數據；·接收與陸地交通工具所行駛的道路的幾何形狀和方向有關的參數；·基于參數對慣性數據進行整合，例如以產生交通工具的導航數據，該交通工具的導航數據包括平行于一個方向測量的交通工具相對于道路的至少一個移動，其中，交通工具只能平行于該方向在有界區間內移動而不離開道路；·通過求解方程組來估計影響所產生的導航數據的至少一個誤差，所述方程組假設在所計算的移動和關聯的參考移動之間的偏差構成了交通工具平行于所選擇的方向的移動的誤差，與所計算的移動關聯的參考移動的值小于或等于有界區間的長度；·基于所估計的誤差來校正所產生的導航數據，例如以產生校正的導航數據。根據本專利技術的第一方面的方法可以包括下列可選特征或步驟，當技術上可行時可以單獨或結合使用。在第一個實施例中，道路參數包括沿與在道路上的陸地交通工具的平均流動方向垂直的橫向方向測量的道路的寬度。在這種情況下，在整合步驟期間產生的交通工具的導航數據包括平行于橫向方向測量的交通工具的橫向移動，與該橫向移動關聯的參考移動的值小于或等于道路的寬度。與橫向移動關聯的參考移動可以具有零值。在第二實施例中，在整合步驟期間產生的交通工具的導航數據包括平行于與道路的表面垂直的方向測量的交通工具的豎直移動，在這種情況下，與該豎直移動關聯的參考移動為零值。利用橫向移動的第一實施例以及利用豎直移動的第二實施例是上述一般問題的兩個替選解決方案?？梢越M合第一個實施例與第二個實施例形成第三個實施例，其中：計算兩種上述移動類型(橫向和豎直)，通過求解方程組來估計相應的誤差，所述方程組進行兩個假設(假設所計算的豎直移動構成了交通工具平行于豎直移動的移動的誤差，并且假設所計算的偏差構成了交通工具平行于橫向方向的移動的誤差)。估計步驟可以通過卡爾曼濾波器實現，以及交通工具平行于所選方向的移動可以被卡爾曼濾波器用作觀測數據項。所述方法可以包括以下步驟：接收衛星無線電導航數據，以及在衛星無線電導航數據和存儲在嵌入交通工具中的存儲器中的道路數據之間執行圖像關聯，例如以產生與道路的幾何形狀和方向有關的參數。當不能接收到衛星無線電導航數據時，可以從校正步驟的上一次實現中產生的經校正的導航數據和由存儲器存儲的道路數據之間實現關聯步驟。根據本專利技術的第二方面，還提出了一種包括程序代碼指令的計算機程序產品，所述程序代碼指令用于執行根據本專利技術的第一方面所述的方法的步驟，在該方法由至少一個處理器來執行。根據本專利技術的第三方面，還提出了一種用于估計陸地交通工具的導航數據的裝置，所述裝置包括：·用于接收由嵌入陸地交通工具中的至少一個慣性傳感器獲取的慣性數據的接口；·用于接收與由陸地交通工具所行駛的道路的幾何形狀和方向有關的參數的接口；·至少一個處理器，至少一個處理器被配置為：о基于參數對慣性數據進行整合，例如以產生交通工具的導航數據，該交通工具的導航數據包括平行于所選擇方向測量的交通工具相對于所述道路的至少一個移動，使得交通工具只能平行于該方向在有界區間內移動而不離開道路；о計算所計算的移動和具有包含在有界區間內的值的關聯參考移動之間的偏差；о通過求解方程組來估計影響所產生的所述導航數據的至少一個誤差，所述方程組假設所計算的偏差構成了交通工具平行于所選擇方向的的移動的誤差；о基于所估計的誤差來校正所產生的導航數據，例如以產生校正的導航數據。根據本專利技術的第四方面，還提出了一種要嵌入陸地交通工具中的系統，包括：包括至少一個慣性傳感器的慣性系統、一種根據本專利技術的第三方面所述的裝置，該裝置被布置為接收由慣性系統借助本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種用于估計陸地交通工具的導航數據的方法，所述方法包括：/n接收由嵌入所述陸地交通工具中的慣性傳感器獲取的慣性數據(100)；/n接收與由所述陸地交通工具所行駛的道路的幾何形狀和方向有關的參數；/n基于所述參數對所述慣性數據進行整合(106)，例如以產生交通工具的導航數據，所述交通工具的導航數據包括平行于與所述道路的表面垂直的方向(Zr)測量的交通工具的至少一個移動；/n通過求解方程組來估計影響所產生的導航數據的至少一個誤差(108)，所述方程組假設所述交通工具的所述至少一個移動構成了交通工具平行于垂直方向的移動的誤差；/n基于所述至少一個誤差來校正所產生的導航數據(110)，例如以產生經校正的導航數據。/n

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】20171214 FR 17621671.一種用于估計陸地交通工具的導航數據的方法，所述方法包括：
接收由嵌入所述陸地交通工具中的慣性傳感器獲取的慣性數據(100)；
接收與由所述陸地交通工具所行駛的道路的幾何形狀和方向有關的參數；
基于所述參數對所述慣性數據進行整合(106)，例如以產生交通工具的導航數據，所述交通工具的導航數據包括平行于與所述道路的表面垂直的方向(Zr)測量的交通工具的至少一個移動；
通過求解方程組來估計影響所產生的導航數據的至少一個誤差(108)，所述方程組假設所述交通工具的所述至少一個移動構成了交通工具平行于垂直方向的移動的誤差；
基于所述至少一個誤差來校正所產生的導航數據(110)，例如以產生經校正的導航數據。


2.一種用于估計陸地交通工具的導航數據的方法，所述方法包括：
接收由嵌入所述陸地交通工具中的慣性傳感器獲取的慣性數據(100)；
接收與所述陸地交通工具所行駛的道路的幾何形狀和方向有關的參數，其中，所述參數包括沿與所述道路上的所述陸地交通工具的的平均流動方向(Xr)垂直的橫向方向(Yr)測量的所述道路的寬度(L)；
基于所述參數對所述慣性數據進行整合(106)，例如以產生交通工具的導航數據，所述交通工具的導航數據包括平行于橫向方向(Yr)測量的交通工具相對于道路的至少一個移動；
計算所述交通工具的所述至少一個移動和關聯參考移動之間的偏差，所述關聯參考移動具有小于或等于所述道路的寬度(L)的預定值；
通過求解方程組來估計影響所產生的導航數據的至少一個誤差(108)，所述方程組假設所述偏差構成了交通工具平行于橫向方向的移動的誤差；
基于所述至少一個誤差來校正所產生的導航數據(110)，例如以產生經校正的導航數據。


3.根據權利要求2所述的方法，其中，與所述橫向移動關聯的所述參考移動具有零值。


4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，估計至少一個誤差由卡爾曼濾波器來實現，以及所述交通工具的所述至少一個移動被所述卡爾曼濾波器用作觀測數據項。


5.根據權利要求書1至4中任一項所述的方法，包括以下步驟：
接收(102)衛星無線電導航數據；
在所述衛星無線電導航數據和由嵌入所述交通工具中的存儲器存儲的道路數據之間實現圖像關聯(104)，例如以產生與所述道路的幾何形狀和方向有關的參數。


6.根據權利要求5所述的方法，其中，當接收不到所述衛星無線電導航數據時，在上一次實現校正步驟產生的經校正導航數據與由所述存儲器存儲的所述道路數據之間實現關聯步驟。


7.一種計算機程序產品，所述計算機程序產品包括用于執行根據權利要求1至6中任一項所述的方法的步驟的程序代碼指令，所述方法由至少一個...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邁克爾·德泰勒，讓·露珂·德芒熱，
申請(專利權)人：賽峰電子與防務公司，
類型：發明
國別省市：法國;FR