东南大学潘树国获国家专利权
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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种基于抗差估计的RTK/INS嵌入式实时组合定位系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116027376B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310046441.4,技术领域涉及:G01S19/49;该发明授权一种基于抗差估计的RTK/INS嵌入式实时组合定位系统是由潘树国;于慧振;高旺;赵庆;姜颖颖设计研发完成,并于2023-01-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于抗差估计的RTK/INS嵌入式实时组合定位系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于抗差估计的RTKINS嵌入式实时组合定位系统,该抗差估计方法首先在模糊度固定解回代后的最小二乘模型基础上,利用验后残差进行双因子抗差处理以消除部分异常观测值的影响。然后,将所得RTK定位结果与INS进行松组合并在卡尔曼滤波更新过程中执行基于Huber等价权函数的抗差处理,该系统在传统组合导航系统上增加了双重抗差估计,增加了定位导航系统动态环境下的稳定性与可靠性。具有重要的工程应用价值。
本发明授权一种基于抗差估计的RTK/INS嵌入式实时组合定位系统在权利要求书中公布了:1.一种基于抗差估计的RTKINS嵌入式实时组合定位系统,其特征在于: 硬件平台包括ARM核心板,ARM核心板连接串口通信模块、网络通信模块、卫星信号处理模块、电源模块、惯性模块,卫星信号处理模块外接GNSS天线;GNSS天线用于接收卫星信号,卫星信号经过卫星信号处理模块调制、解调得到RTCM格式的卫星数据;惯性模块提供加速度与角速度数据;电源模块为嵌入式平台的各个功能模块提供稳定的电压;串口通信模块用于嵌入式硬件平台与本地设备相关数据的通信,网络通信模块用于从网络实时获取基站数据; 选取FreeRTOS嵌入式操作系统作为设备的操作系统,基于此嵌入式平台的一种基于抗差估计的RTKINS实时组合定位系统的定位方法,包括以下步骤: 步骤1,使用载波伪距原始观测值数据解算模糊度,并通过LAMBDA算法固定模糊度; 步骤2,将固定后的模糊度回代,建立抗差模型,进行双因子抗差RTK; 包括: 步骤2-1,当RTK结果为固定解的时候,将固定的模糊度回代,计算残差以及其协方差阵; 步骤2-2,进行抗差处理,并计算双因子抗差之后的状态和残差; 其中步骤2-1包括: 步骤2-1-1将RTK计算固定的模糊度回代,得到观测方程: 1 其中表示双差观测值,表示双差观测方程系数矩阵,表示噪声向量,其中噪声的协方差阵用矩阵表示,无故障的情况下满足:,表示参数向量; 步骤2-1-2,计算状态估计和误差协方差阵 2 3 步骤2-1-3,进一步计算残差以及其协方差阵; 4 令,则 5 双因子抗差估计是通过构建等价权矩阵进行异常值处理,其计算相关观测值的方差-协方差阵和权重阵是对称正定的非对角矩阵;为方差因子; 步骤3,利用IMU数据与初始位置进行惯导系统的初始化,并根据惯导的机械编排计算得到下一时刻的位置,速度与姿态;然后根据随机系统模型,由INS误差传递模型得到误差传递方程,建立状态方程;利用RTK结果得到量测建立量测方程,进行卡尔曼滤波状态更新与量测更新; 步骤4,根据新息构建自适应抗差因子,更新卡尔曼滤波增益,得到卡尔曼滤波结果,对预测的位置进行反馈修正,输出高可靠组合导航结果; 包括: 步骤4-1,用新息构建检验统计量; 在卡尔曼滤波中,测量新息定义为状态预测值和当前测量值差的函数,表示为: 6 从理论上讲,量测新息为白噪声序列,服从均值为零的正态分布: 7 令,取检验统计量为则: 8 其中下标表示矩阵中对角线上的元素; 步骤4-2,通过Huber函数构建自适应因子; 构建自适应因子: 9 步骤4-3,计算卡尔曼滤波增益; 相比于传统的EKF,抗差卡尔曼滤波的原滤波增益更新为: 10 其中表示的是抗差卡尔曼增益; 最后根据抗差卡尔曼滤波进行状态解算,获得参数解;得到卡尔曼滤波结果之后,对预测的位置进行反馈修正,输出高可靠组合导航结果。
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