基于运动约束抑制惯导误差的高速列车隧道内定位方法

高速列车在隧道内卫星信号缺失,仅依靠由微机电(micro-electromechanical systems,MEMS)器件构成的惯性导航系统(inertial navigation system,INS)误差较大.针对这一问题,在不增加额外传感器的情况下,提出一种利用考虑微惯性测量单元(micro inertial measurement unit,MIMU)在列车上安装角的运动约束来抑制INS 误差(consider the installation angles for motion constraints to suppress INS error,CIAMC-INS)的方法.该方法在考虑MIMU安装角的基础上建立运动约束模型;分析转弯对运动约束模型的影响,得到运动约束使用条件;在卫星信号良好且满足运动约束使用条件时估计安装角;将估计得到的安装角应用于运动约束抑制纯惯性导航系统(pure inertial navigation system,P-INS)误差,以提高列车隧道内导航精度.在真实隧道环境和人为断开卫星信号情况下均进行了车载导航试验.试验结果表明,采用CIAMC-INS方法列车在隧道内的定位精度得到明显提高,相比P-INS和传统的不考虑安装角的运动约束抑制惯导(traditional motion constraints suppress INS error,TMC-INS)方法,水平定位精度分别提高85％和42％以上,验证了该方法的有效性.