车辆导航方法、装置、设备和存储介质与流程

    技术2025-03-14  38


    本申请涉及导航,尤其涉及一种车辆导航方法、装置、设备和存储介质。


    背景技术:

    1、gnss(global navigation satellite system,全球卫星导航系统)属于有源定位,在地面复杂环境下比如城市峡谷、隧道等,gnss信号易受遮挡,且多路径效应严重,从而导致gnss信号经常发生周跳甚至出现失锁,在这种情况下,gnss定位结果精度低,可靠性差,难以满足高可靠性应用场景的要求。ins(inertial navigation system,惯性导航系统)亦可在全球范围内全天候地提供高频率、高动态的完整的导航功能。ins由于其自主导航的特性,具有独立性好,不受外界干扰的特点;但ins由于零偏等误差的影响,其导航误差会随时间累积,从而难以单独进行长时间的高精度导航。gnss和ins具有很强的优势互补特性,结合两者优势,利用滤波融合技术,将两者进行组合形成gnss/ins组合导航系统,可提供高性能的导航定位服务。目前,gnss/ins组合系统已成为组合导航的标准模式。它是以ins为核心,gnss为辅助,构建高精度定位、测速、测姿一体化的组合导航系统,结合了gnss长时间内的高精度定位与ins的运动学信息,融合互补,提供连续、高带宽、长时短时精度均较高的完整导航系统。gnss和ins一般采用卡尔曼滤波对两者的定位结果进行融合。

    2、相关技术中的卡尔曼滤波方式,均存在卡尔曼滤波预测中系统噪声方差离散化计算加速问题以及数值截断误差累积导致滤波发散风险的问题。


    技术实现思路

    1、基于以上问题,本申请实施例提供了一种车辆导航方法、装置、设备和存储介质。

    2、本申请实施例提供的技术方案是这样的:

    3、本申请实施例首先提供了一种车辆导航方法,所述方法包括:

    4、通过惯性导航系统ins获取车辆在第一时刻的第一状态信息;基于所述第一状态信息,确定在第二时刻预测的第二状态信息;通过全球卫星导航系统gnss获取所述车辆在所述第二时刻的量测新息;基于所述第二状态信息、所述量测新息和滤波增益,确定所述车辆在所述第二时刻更新后的第三状态信息;其中,所述滤波增益根据对所述第二状态信息的第一协方差矩阵进行矩阵分解得到的单位上三角矩阵和对角矩阵确定的;基于所述第三状态信息,对所述车辆进行导航。

    5、本申请实施例还提供了一种车辆导航装置,所述装置包括:第一获取模块,用于通过惯性导航系统ins获取车辆在第一时刻的第一状态信息;第一确定模块,用于基于所述第一状态信息,确定在第二时刻预测的第二状态信息;第二获取模块,用于通过全球卫星导航系统gnss获取所述车辆在所述第二时刻的量测新息;第二确定模块,用于基于所述第二状态信息、所述量测新息和滤波增益,确定所述车辆在所述第二时刻更新后的第三状态信息;其中,所述滤波增益根据对所述第二状态信息的第一协方差矩阵进行矩阵分解得到的单位上三角矩阵和对角矩阵确定的;导航模块,用于基于所述第三状态信息,对所述车辆进行导航。

    6、本申请实施例还提供了一种电子设备,所述设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现本申请实施例所述车辆导航方法中的步骤。

    7、本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例所述车辆导航方法中的步骤。

    8、本申请实施例中,通过ins获取车辆的第一状态信息,并基于第一状态信息预测下一时刻的第二状态信息,并根据gnss获取到的车辆的量测新息,对所述第二状态信息进行更新,得到第三状态信息,基于第三状态信息,对车辆进行导航;以ins为核心,gnss为辅助,构建高精度定位、测速、测姿一体化的组合导航系统,结合了gnss长时间内的高精度定位与ins的运动学信息,融合互补,提供连续、高带宽、长时短时精度均较高的完整导航系统;通过对预测阶段的预测方差协方差阵(第一协方差矩阵)进行ud分解,通过分解得到的u矩阵、d矩阵,然后和测量方程系数矩阵h矩阵和量测噪声矩阵r矩阵进行组合得到滤波增益和更新的第三状态信息,能够保证数值计算的稳定性,和滤波的稳健性。



    技术特征:

    1.一种车辆导航方法,其特征在于,所述方法包括:

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述ins包括加速度计和陀螺仪,所述通过惯性导航系统ins获取车辆在第一时刻的第一状态信息,包括:

    3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述第一状态信息,确定在第二时刻预测的第二状态信息,包括:

    4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

    5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述基于噪声驱动矩阵、谱密度矩阵和所述系统转移矩阵,确定所述系统噪声的第二协方差矩阵,包括:

    6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

    7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

    8.一种车辆导航装置,其特征在于,所述装置包括:

    9.一种电子设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至7中任一项所述车辆导航方法中的步骤。

    10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,存储有可执行指令,用于引起处理器执行所述可执行指令时,实现权利要求1至7任一项所述的车辆导航方法。


    技术总结
    本申请公开了一种车辆导航方法、装置、设备和存储介质;所述方法包括:通过惯性导航系统INS获取车辆在第一时刻的第一状态信息;基于所述第一状态信息,确定在第二时刻预测的第二状态信息;通过全球卫星导航系统GNSS获取所述车辆在所述第二时刻的量测新息;基于所述第二状态信息、所述量测新息和滤波增益,确定所述车辆在所述第二时刻更新后的第三状态信息;其中,所述滤波增益根据对所述第二状态信息的第一协方差矩阵进行矩阵分解得到的单位上三角矩阵和对角矩阵确定的;基于所述第三状态信息,对所述车辆进行导航。

    技术研发人员:闵翔,邹华,黄义雄,杨赛男,程巍
    受保护的技术使用者:中移(上海)信息通信科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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