汽车组合导航系统的高精度和高可靠性,将主要通过以下几个途径来实现:
1.采用联邦卡尔曼滤波结构,分别设计imu/g、imu/rd组合导航子滤波器,将子滤波器输出的导航参数估计值送入主滤波器进行全局最优信息融合,得到导航参数的全局最优估计;
2.定期对imu的系统误差进行反馈校正,将其误差始终钳制在较小范围内;
3.针对汽车行驶过程中,存在器件数学模型和统计噪声未知或近似的情况,采用一种适用于系统噪声协方差阵未知情况下的自适应卡尔曼滤波方法,既能有效增强系统的自适应性,又能提高系统定位精度;
4.综合运用子系统状态评估、故障检测与隔离、自适应信息分配原则等现代信息融合技术,在获得最优融合导航信息的同时,有效地提高整个组合导航系统的容错能力和可靠性。
经过计算机仿真与跑车试验证明,该imu/g/rd汽车组合导航系统不仅有效解决了卫星信号短暂“丢失”时的导航定位问题,而且具有较高的导航定位精度。在7200s的行驶时间内,如果卫星定位系统工作正常,该系统的定位误差能保持在±5m以内(高于g的10m定位精度);如果g长期失效而rd正常工作,则系统的定位误差能保持在±20m以内;而如果g和rd均失效(卫星信号受到遮挡而短暂“丢失”,假设失效时间为200s),则系统的定位误差能保持在±30m以内。特别是该组合导航系统采用了三个导航子系统以及联邦卡尔曼滤波的机构,非常有利于设计组合系统的故障检测与隔离算法,从而能够有效地监督imu、g与rd各自的工作情况正常与否,一旦发现故障就能及时对故障系统进行隔离,而不会影响到其他正常工作的系统,显著提高了组合导航系统的容错性能。