基于北斗、GPS和罗经数据的导航雷达运动状态估计方法
申请人信息
- 申请人:中船鹏力(南京)大气海洋信息系统有限公司
- 申请人地址:211153 江苏省南京市江宁开发区长青街32号
- 发明人: 中船鹏力(南京)大气海洋信息系统有限公司
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 基于北斗、GPS和罗经数据的导航雷达运动状态估计方法 |
| 专利类型 | 发明申请 |
| 申请号 | CN202311729651.X |
| 申请日 | 2023/12/15 |
| 公告号 | CN117724130A |
| 公开日 | 2024/3/19 |
| IPC主分类号 | G01S19/42 |
| 权利人 | 中船鹏力(南京)大气海洋信息系统有限公司 |
| 发明人 | 李啸; 曹伟男; 宗成明; 陈杨; 夏亮; 田池; 孙雪涛 |
| 地址 | 江苏省南京市江宁开发区长青街32号 |
摘要文本
中船鹏力(南京)大气海洋信息系统有限公司取得“一种透气窗帘布”专利技术，本发明公开了基于北斗、GPS和罗经数据的导航雷达运动状态估计方法，首先选取合适的参考坐标系；然后将北斗数据和GPS数据进行时空转换与统一；接着融合北斗、GPS和罗经数据，构建船载导航雷达运动状态估计模型；最后进行卡尔曼滤波算法的递推计算，得到船载导航雷达运动状态的精确估计值。本发明将北斗数据、GPS数据和罗经数据进行融合，实现船载导航雷达运动状态的精确可靠估计，能在复杂海况场景下，精确估计出船载导航雷达的运动状态，具有精度高、容错性好、成本低等特点。
专利主权项内容
1.基于北斗、GPS和罗经数据的导航雷达运动状态估计方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、选取参考坐标系：选取北东地坐标系NED作为惯性参考坐标系，并定义载体坐标系；其中，北东地坐标系NED的原点为船载导航雷达的基座平面中心点；N轴指向正北方向，E轴指向正东方向，D轴与N和E两轴所在平面垂直且指向地心；载体坐标系的原点为船载导航雷达的基座平面中心点；x轴与海面平行且指向船艏，y轴与海面平行且垂直于x轴，z轴垂直于x和y两轴确定的平面；步骤2、时空转换与统一：通过船载卫星终端接收m颗北斗卫星和n颗GPS卫星的星历数据并解算得到每颗卫星的空间位置坐标，将GPS卫星的空间坐标转换到北斗坐标系下，同时将GPS时间系统转换到北斗时间系统下，从而实现北斗和GPS的时空转换与统一；步骤3、安装船载卫星终端设备和船载罗经设备：将船载卫星终端设备和船载罗经设备安装于船载导航雷达的基座平面中心点位置附近；步骤4、构建船载导航雷达运动状态估计模型，具体包括如下步骤：步骤4-1、构建船载导航雷达运动状态估计模型：基于船载卫星终端设备获取到的北斗、GPS数据和船载罗经设备获取到的罗经数据，构建船载导航雷达在k时刻的运动状态估计模型X，具体表达式为：k式中，λ、h分别表示船载导航雷达在k时刻的纬度、经度和海拔高度，与k时刻的输入向量U和观测向量Z相关；kkkk
分别表示船载导航雷达在k时刻的东向速度、北向速度和垂向速度，与k时刻的输入向量U相关；k步骤4-2、定义输入向量U，具体表达式为：kU＝[v p A] (4-2)kkkkT式中，v表示船载卫星终端设备在k时刻获取到的船载导航雷达速度；kp、A分别表示船载罗经设备在k时刻获取到的船载导航雷达的俯仰角和航向角；kk步骤4-3、定义观测向量Z，具体表达式为：k式中，表示在k时刻修正过电离层延时误差和对流层延时误差的第1颗北斗卫星伪距；
表示在k时刻修正过电离层延时误差和对流层延时误差的第m颗北斗卫星伪距；
表示在k时刻修正过电离层延时误差和对流层延时误差的第1颗GPS卫星伪距；
表示在k时刻修正过电离层延时误差和对流层延时误差的第n颗GPS卫星伪距；步骤5、基于卡尔曼滤波算法的运动状态估计：对步骤4构建的船载导航雷达运动状态估计模型X，进行卡尔曼滤波算法估计，从而得到船载导航雷达在k时刻的运动状态估计值k