CN107024206A - 一种基于ggi/gps/ins的组合导航系统 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种GGI/GPS/INS的组合导航系统。本发明系统由传感器模块、组合导航解算模块、实时显示模块组成，其特征在于：所述传感器模块包括惯性传感器模块和GPS卫星信号接收机模块；所述组合导航解算模块包括捷联导航模块、重力梯度辅助模块、非等间隔卡尔曼滤波模块以及位置和速度修正模块；所述实时显示模块由三维实时显示模块构成。本发明提高定位精度、定位精准度几乎不受环境变化影响。

Description

一种基于GGI/GPS/INS的组合导航系统

技术领域

本发明属于组合导航技术领域，具体涉及一种基于GGI/GPS/INS的组合导航系统。

背景技术

目前，导航系统已经深入到生活中，应用该系统的领域也越来越多，我国也投入了大量的人力物力进行研究，在航空航天、交通运输、安全消防等领域有着广泛的应用前景。现有的导航系统和组合导航系统普遍存在着体积大、难以集成、精度较差等缺点，既难以满足微小型系统的发展需求，也不符合军工设备发展的迫切需要。

传统使用的导航系统(比如GPS导航系统、INS导航系统和天文导航系统等)和组合导航系统(比如GPS/INS组合导航系统、天文/INS组合导航等)很容易受到环境的改变而不能实现精确定位，在电磁波信号较弱甚至没有的时候，就无法对物体进行精准定位，比如室内定位。目前，市面上常用的室内定位技术有：红外线室内定位技术、超声波室内定位技术、蓝牙室内定位技术、Zig Bee 室内定位技术、WiFi室内定位技术、超宽带室内定位技术等，但这些定位方式限于其自身精度低、算法精度达不到等技术原因，从而无法实现精准定位。

当环境发生变化时，传统定位系统无法实现精准定位，有可能定位误差很大甚至不能定位。本申请提出的GGI/GPS/INS的三者组合导航系统能够在环境发生变化的情况下也能实现精准导航定位(其定位精准度几乎不受环境变化的影响)，很大程度上克服传统定位的不足，从而提高了精度。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种提高定位精度、定位精准度几乎不受环境变化影响的基于GGI/GPS/INS的组合导航系统。本发明的技术方案如下：

一种基于GGI/GPS/INS的组合导航系统，其包括：传感器模块、组合导航解算模块及实时显示模块；其中所述传感器模块包括惯性传感器模块和GPS卫星信号接收机模块；所述组合导航解算模块包括捷联导航模块、重力梯度辅助模块、非等间隔卡尔曼滤波模块以及位置和速度修正模块；惯性传感器模块，用于测量载体的角速度、加速度以及重力梯度信息；GPS卫星信号接收机模块，用于接收卫星发射信号；捷联导航模块，利用惯性传感器测得的角速度和加速度信息进行基于四阶龙格库塔算法的捷联导航解算，并利用重力梯度辅助模块输出的信息和非等间隔卡尔曼滤波模块输出的反馈信息进行校正，从而得到载体的速度、位置、加速度和姿态信息；位置和速度修正模块：利用捷联导航模块输出的速度和加速度信息计算卫星速度和位置的修正量，再结合GPS卫星接收机输出的卫星速度和位置信息输出修正后的卫星速度和位置信息；

重力梯度辅助模块：利用惯性传感器输出的重力梯度信息以及速度、位置信息，载体的速度、位置信息解算得到重力梯度导航系统的姿态信息；

非等间隔卡尔曼滤波模块：将捷联导航模块输出的导航速度、位置和姿态信息，修正后的卫星速度和位置信息以及重力梯度辅助模块的输出信息进行卡尔曼滤波得到反馈校正信息；所述实时显示模块用于显示捷联导航模块输出的速度、位置、加速度和姿态信息。

进一步的，所述捷联导航模块，利用惯性传感器测得的角速度和加速度信息

进行基于四阶龙格库塔算法的捷联导航解算具体包括：

建立东北天(ENU)导航坐标系，得到速度、位置和姿态的表达式；

速度的方程为：

位置的方程为：

姿态方程：

利用四阶龙格库塔算法，得到每个△t时间内的更新式S(t+△t)： 将△t用T替换就得到一个周期内，捷联导航运算的更新式S(t+T)：再根据一个周期内捷联导航运算的更新式，得到每个捷联周期的速度、位置和姿态信息；同时，在非等间隔卡尔曼滤波模块输出的时刻，利用输出的反馈校正信息对对应的捷联导航解算输出的速度、位置和姿态信息进行校正。

进一步的，所述位置和速度修正模块利用捷联导航模块输出的速度和加速度信息计算卫星速度和位置的修正量，再结合GPS卫星接收机输出的卫星速度和位置信息输出修正后的卫星速度和位置信息，具体包括：假设t_kq时刻获得GPS 卫星导航信息，t_ks时刻获得惯性传感器信息，t_kq时刻到t_ks时刻时间段内捷联惯导系统每个周期T输出的信息如下：a_ei、a_ni、a_ui表示对应的加速度信息，ξ_i、h_i表示对应的纬度和高度；v_ei、v_ni、v_ui表示每个周期输出的东向、北向和天向三个方向上的速度，R_mi、R_ni表示对应的子午圈半径和卯酉圈半径，i＝t_kq，t_kq+T， t_kq+2T，…t_ks；

则建立速度修正量计算公式

位置修正量计算公式，

其中，△v_e,△v_n,△v_u分别表示东向、北向、天向速度在t_kq时刻到t_ks时刻这段时间内的速度修正量；△χ,△ξ,△H分别表示经度、纬度和高度在t_kq时刻到t_ks时刻这段时间内的位置修正量。

进一步的，利用卡尔曼滤波器进行滤波时，捷联导航模块的的输出周期为T，惯性传感器输出重力梯度的周期即重力梯度辅助模块的输出周期为T_GGI，GPS卫星接收机的输出周期为T_GPS，目前T_GPS<T_GGI；卡尔曼滤波离散化周期为T_D，同时满足T_D＝ξ×T，T_GGI＝MT_D，T_GPS＝NT_D，△T＝(M-N)T_D，ξ,M,N为正整数。

进一步的，当没有GPS卫星接收机信息的输出时，在每个离散化周期T_D只利用系统状态转移矩阵的特性，进行卡尔曼滤波器的时间更新；在接收到GPS 卫星接收机信息而没有接收到重力梯度数据信息的时间段内，同样只进行卡尔曼滤波器的时间更新；在接收到惯性传感器信息的时刻，利用捷联导航模块的输出，位置和速度修正模块的解算输出，以及重力梯度辅助模块的输出，同时进行卡尔曼滤波器的时间更新和量测更新。

进一步的，所述实时显示模块采用实时三维显示方法，具体包括步骤：

首先按正等侧投影关系，绘制出真实的三维航迹，然后将所述导航位置信息按正等侧投影关系动实时绘制出导航后的航迹，通过比较两条航迹得到导航定位的直观比较结果。

进一步的，所述正等侧投影的表达式如下：

x_2d＝x_3d+z_3dcos45°

y_2d＝y_3d+z_3dcos45°

其中(x_3d,y_3d,z_3d)为所述输出的导航三维位置信息在三维直角坐标系内的坐标，(x_2d,y_2d)为将所述输出的导航三维位置信息按正等侧投影方法在二维直角坐标系内的坐标。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明使用的陀螺仪等效漂移为0.001°/h，加速度计等效零偏为1×10^-5g。在一小时内的位置漂移小于100米，有效提高了捷联导航解算的精度。在GPS 位置精度为8米，速度精度为0.1米/秒的情况下，组合导航系统精度得到了很大提高，定位精度优于4米，姿态角精度达到10角秒。本发明可以作为 GGI/GPS/INS组合导航系统的演示和验证平台，同时具有很强的工程应用价值。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例是GGI/GPS/INS组合导航系统结构图(其中I模块为传感器模块，II模块为组合导航解算模块，III为实时显示模块)。

图2是四阶龙格库塔捷联导航算法的解算流程图。

图3是器件不同步时组合导航系统的时间关系图。

图4是GGI/GPS/INS组合导航系统实时显示界面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，

下面将结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

本发明GGI/GPS/INS的组合导航系统如图1所示。系统由传感器模块、组合导航解算模块和实时显示模块组成。

所述传感器模块包括惯性传感器模块和GPS卫星信号接收机模块；所述组合导航解算模块包括捷联导航模块、重力梯度辅助模块、非等间隔卡尔曼滤波模块以及位置和速度修正模块；所述实时显示模块由三维实时显示模块构成；

其中捷联导航模块的输入端分别接惯性传感器的输出端和非等间隔卡尔曼滤波模块的输出端；重力梯度辅助模块的输入端分别接惯性传感器的输出端和位置和速度修正模块的输出端；非等间隔卡尔曼滤波模块的输入端分别接捷联导航模块的输出端、位置和速度修正算法模块的输出端和重力梯度辅助模块的输出端；位置和速度修正模块的输入端分别接GPS卫星信号接收机的输出端和捷联导航模块的输出端；三维实时显示模块的输入端接捷联导航模块的输出端。

所述的GGI/GPS/INS的组合导航系统的导航方法如下：

捷联导航模块：利用惯性传感器模块输出的角速度和加速度信息进行基于四阶龙格库塔算法的捷联导航解算，并利用惯性传感器模块输出的重力梯度信息和非等间隔卡尔曼滤波模块输出的反馈信息进行校正，从而输出导航的位置、姿态、速度及加速度信息。

位置和速度修正模块：利用捷联导航模块输出的速度和加速度信息计算卫星速度和位置的修正量，结合GPS卫星接收机模块输出的卫星速度和位置信息输出修正后的卫星速度和位置信息；

重力梯度辅助模块：利用惯性传感器输出的信息以及所述修正后的卫星速度和位置信息解算得到重力梯度辅助模块输出的姿态信息；

非等间隔卡尔曼滤波模块：将捷联导航模块输出的导航速度、位置、姿态，修正后的卫星速度和位置信息以及重力梯度辅助模块输出的姿态信息利用设计的非等间隔卡尔曼滤波器进行滤波；

三维实时显示模块：将捷联导航模块输出的结果信息实时进行三维图形的显示。

以下结合附图说明本发明实施方法的具体过程：

步骤1：惯性传感器测量数据、GPS卫星接收机数据的实时采集

实时采集惯性传感器的输出数据、GPS卫星接收机接收的数据。如图1所示，惯性传感器会输出加速度、旋转角和重力梯度等信息；GPS卫星信号接收机输出速度和位置信息。

步骤2：基于四阶龙格库塔算法的捷联导航的解算

选取常用的东北天(ENU)地理坐标系作为导航坐标系，得到以下微分方程：

速度的方程为：

位置的方程：

其中v＝[v_e v_n v_u]，v_e，v_n，v_u分别表示地理系下东、北、天向的速度；表示v对时间的导数，以下参数上的符号“^”均表示该参数对时间的导数；为加速度计输出，为载体系到地理系的姿态转移矩阵，为地球自转角速率在地理系下的投影，为地理坐标系相对地球坐标系的转动角速率在地理系下的投影，且有：

χ,ξ,h分别为地理系下的经度、纬度、高度；R_n为卯酉圈曲率半径，

g＝[0；0；-g₀]，g₀表示重力加速度，下同；ρ_r为WGS84大地坐标系地球参考椭球的椭圆度；R_e为WGS84大地坐标系地球参考椭球的赤道平面半径，R_m为子午圈曲率半径，下同；

姿态微分方程为：

其中

为的转置，为陀螺仪的输出。

在某一时刻t，地理系下的速度、位置分别为v(t)＝[v_e(t)v_n(t)v_u(t)]， q(t)＝[χ(t)ξ(t)h(t)]，载体系到地理系的姿态转移矩阵为经过△t时间后，在t+△t时刻地理系的速度，位置分别变为v(t+△t)＝[v_e(t+△t)v_n(t+△t)v_u(t+△t)]， q(t+△t)＝[χ(t+△t)ξ(t+△t)h(t+△t)]，由式(4.1)，式(4.2)和式(4.4)，可以得到变化前后的关系为：

其中△θ₀表示的模；联立式(4.1)，式(4.2)，式(4.4)可以得到：

其中，

其中，分别表示矩阵的第1、2，3行；分别表示矩阵与矩阵乘积的第1，2，3行；

由式(4.6)，(4.7)和(4.8)可以得到式(4.9)在t时刻和t+△t时刻的关系为：

取的一阶解析式，有则式(4.10)为：

S(t+△t)＝S(t)+J(t)×△t (4.11)

由J的表达式可知，J可以由对应时刻的S，陀螺仪输出和加速度输出通过式(4.1)，式(4.3)和式(4.5)求得。考虑利用(4.5)式求取时，由于每个捷联计算周期只采集一次陀螺仪输出，即只有一个值，因此，假设每个捷联周期内角速率是恒定的，利用式(4.3)和式(4.8)通过更新来更新

解算流程如图2所示。

按照如图2所示的流程通过计算分别得到t时刻，两次t+△t/2时刻，t+△t时刻对应的S分别为S₀(t),S₁(t+△t/2),S₂(t+△t/2),S(t+△t)，以及对应时刻的J分别为 J₀(t),J₁(t+△t/2),J₂(t+△t/2),J(t+△t)后，即可利用四阶龙格库塔算法，得到每个△t时间内的更新式：

令△t等于捷联解算周期T，则利用式(4.12)，得到一个捷联解算周期内，捷联导航运算的更新式：

若非等间隔卡尔曼滤波模块无反馈校正信息输出，按照式(4.13)进行计算，即可得到捷联导航模块输出的速度、位置和姿态信息；在非等间隔卡尔曼滤波模块输出反馈校正信息的时刻，利用输出的反馈校正信息对按照式(4.13)计算得到的对应时刻的的速度、位置和姿态信息进行校正，即可得到捷联导航模块输出的速度、位置和姿态信息；

步骤3：GGI/GPS/INS的组合导航系统卡尔曼滤波器设计步骤

选取东北天(ENU)地理坐标系作为导航坐标系。

那么状态方程为：

其中，

分别表示东北天方向的平台失准角，δv_e，δv_n，δv_u表示速度误差，δξ，δχ，δh分别表示经度、纬度和高度位置误差，表示沿载体系x,y,z 轴上的加速度计零偏，ε_x，ε_y，ε_z表示沿载体系x,y,z轴上的陀螺漂移。

A表示系统的状态转移矩阵，W表示系统的噪声矢量，G表示系统的噪声系数矩阵。

定义量测方程为：

其中，Z＝[δv_e δv_n δv_u δξ δχ δh δβ δθ δψ] (5.4)

β,θ,ψ表示载体真实的横滚角、俯仰角与航向角；δβ,δθ,δψ表示横滚角、俯仰角、航向角误差；V表示系统的测量噪声矢量；0_3×3表示三行三列的全零矩阵； 0_3×9表示三行九列的全零矩阵；

由式(5.7)，当俯仰角θ为90°时，cosθ＝0，H_a矩阵会产生奇点。

设为平台坐标系到载体坐标系的姿态转移矩阵，为地理坐标系到载体坐标系的姿态转移矩阵，为平台坐标系到地理坐标系系的姿态转移矩阵，则各姿态转移矩阵存在如下关系：

其中，

其中，β′,θ′,ψ′分别为载体实际的横滚、俯仰和航向角，与载体真实的横滚角、俯仰角、航向角β,θ,ψ之间的关系为：

当俯仰角θ为90°时，将θ＝90o代入(5.9)和(5.10)，化简后和式(5.11)一起代入(5.8)式，可以得到：

由上式可以看出，H′_φ不满秩，因此其逆矩阵是无法求得的。在俯仰角为90 °时，考虑到实际上航向角是无法准确确定的，因此，为使H′_φ满秩，将H′_φ变为：

则可以求得其逆矩阵为

则在俯仰角为90°时，

H_a＝[H_φ,0_3×3,0_3×3,0_3×9] (5.16)

在建立了系统方程和量测方程后，将系统方程和量测方程离散化，再利用卡尔曼滤波器进行滤波。

步骤4：速度、位置修正算法设计步骤

在进行卡尔曼滤波时，必须保证所有输入的信息是同一时刻的。重力梯度辅助模块解算的周期取决于惯性传感器输出重力梯度的周期。目前惯性传感器的输出周期一般大于GPS卫星导航的输出周期。假设t_kq时刻获得GPS卫星导航信息，t_ks时刻获得惯性传感器信息。为使滤波器在输出时刻进行滤波，必须将GPS 卫星数据修正到t_ks时刻。考虑到步骤2中捷联导航系统的输出在短时间精度较高，因此利用t_kq时刻到t_ks时刻这段时间内的捷联导航系统输出的重力梯度、速度和加速度信息，将GPS卫星导航信息外推到t_ks时刻。

t_kq时刻获得GPS卫星导航信息，t_ks时刻获得惯性传感器输出的重力梯度等信息，t_kq时刻到t_ks时刻时间段内捷联导航系统每个周期T输出的信息如下：v_ei、 v_ni、v_ui表示每个周期输出的东向、北向和天向速度，a_ei、a_ni、a_ui表示对应的加速度信息，ξ_i、h_i表示对应的纬度和高度；R_mi、R_ni表示对应的子午圈半径和卯酉圈半径，i＝t_kq，t_kq+T，t_kq+2T，…t_ks；

则可以建立速度修正量计算公式如下：

位置修正量计算公式如下：

其中，△v_e,△v_n,△v_u分别表示东向、北向、天向速度在t_kq时刻到t_ks时刻这段时间内的速度修正量；△χ,△ξ,△H分别表示经度、纬度和高度在t_kq时刻到t_ks时刻这段时间内的位置修正量；

假设ξ_G,χ_G,h_G表示卫星接收机t_kq时刻输出的纬度、经度、高度位置，v_eG,v_nG,v_uG表示卫星接收机t_kq时刻输出的地理坐标系下东向、北向、天向的速度，则t_ks时刻对应的位置和速度修正模块的输出分别为ξ_G+△ξ、χ_G+△χ、h_G+△H，v_eG+△v_e、 v_nG+△v_n、v_uG+△v_u。

步骤5：器件不同步时的卡尔曼组合滤波步骤

器件不同步时组合导航系统的时间关系图如图3所示。利用卡尔曼滤波器进行滤波时，必须保证输入信息是同一时刻的。假设步骤2中捷联导航模块的的输出周期为T，惯性传感器输出重力梯度的周期为T_GGI，GPS卫星接收机的输出周期为T_GPS，目前T_GPS<T_GGI；卡尔曼滤波离散化周期为T_D。同时满足T_D＝ξ×T， T_GGI＝MT_D，T_GPS＝NT_D，△T＝(M-N)T_D，ξ,M,N为正整数。

当没有重力梯度数据和GPS卫星接收机信息的输出时，在每个离散化周期就只利用系统状态转移矩阵的特性，进行卡尔曼滤波器的时间更新；在接收到GPS 卫星接收机信息而没有接收到重力梯度数据信息的时间段内，同样只进行卡尔曼滤波器的时间更新；在接收到重力梯度数据信息的时刻，利用捷联导航模块的输出，位置和速度修正模块解算的输出，以及重力梯度辅助模块的输出，同时进行卡尔曼滤波器的时间更新和数据测量的更新.

步骤6：三维实时显示步骤

利用正等侧投影方法将三维空间的坐标投影到二维平面坐标内。导航航迹的绘制采用的是VC++6.0MFC中的绘图类库。

假设空间某点的坐标为(x_3d,y_3d,z_3d)，那么其正等侧投影后的平面坐标为：

x_2d＝x_3d+z_3dcos45°

y_2d＝y_3d+z_3dcos45°

在绘制曲线时，首先根据输出的航迹数据在屏幕上的三维地理坐标系内画出一条真实的航迹，然后以组合导航解算模块输出的数据为基础作动画显示，画出另一条航迹，通过比较这两条航迹，可以非常直观地看出导航定位的结果。

以下说明在Visual C++中程序的具体实现步骤：

首先要建立一个位图对象，再定义并创建一个与位图对象相兼容的内存设备描述对象。

1.按正等侧投影关系，先将设置的三维真实航迹画好。再将全部航迹读入，确定三维方向的最大值和最小值，然后根据指定区域的大小，计算出比例系数，再绘制出真实航迹曲线。

2.同样按照正等侧投影关系，将组合导航解算模块输出的数据实时显示在平面坐标系中，绘制出实时航迹曲线。同时，为了显示出航迹的实时运动，采用符号“☆”指示载体当前时刻所在的位置。符号“☆”在运行中根据组合导航解算模块输出的数据实时刷新，就形成了载体的连续运动。

设计完成的实时显示界面如图4所示。

本发明说明书中，非等间隔卡尔曼滤波模块中对状态方程和量测方程进行离散化的方法，属于本领域专业技术人员公知的现有技术

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种基于GGI/GPS/INS的组合导航系统，其特征在于，包括：传感器模块、组合导航解算模块及实时显示模块；其中所述传感器模块包括惯性传感器模块和GPS卫星信号接收机模块；所述组合导航解算模块包括捷联导航模块、重力梯度辅助模块、非等间隔卡尔曼滤波模块以及位置和速度修正模块；惯性传感器模块，用于测量载体的角速度、加速度以及重力梯度信息；GPS卫星信号接收机模块，用于接收卫星发射信号；捷联导航模块，利用惯性传感器测得的角速度和加速度信息进行基于四阶龙格库塔算法的捷联导航解算，并利用重力梯度辅助模块输出的信息和非等间隔卡尔曼滤波模块输出的反馈信息进行校正，从而得到载体的速度、位置、加速度和姿态信息；位置和速度修正模块：利用捷联导航模块输出的速度和加速度信息计算卫星速度和位置的修正量，再结合GPS卫星接收机输出的卫星速度和位置信息输出修正后的卫星速度和位置信息；

重力梯度辅助模块：利用惯性传感器输出的重力梯度信息以及速度、位置信息解算得到重力梯度导航系统的姿态信息；

非等间隔卡尔曼滤波模块：将捷联导航模块输出的导航速度、位置和姿态信息，修正后的卫星速度和位置信息以及重力梯度辅助模块的输出信息进行卡尔曼滤波得到反馈校正信息；所述实时显示模块用于显示捷联导航模块输出的速度、位置、加速度和姿态信息。

2.根据权利要求1所述的基于GGI/GPS/INS的组合导航系统，其特征在于，所述捷联导航模块，利用惯性传感器测得的角速度和加速度信息进行基于四阶龙格库塔算法的捷联导航解算具体包括：

建立东北天ENU导航坐标系，得到速度、位置和姿态的表达式；

速度的方程为：

位置的方程为：

姿态方程：

利用四阶龙格库塔算法，得到每个Δt时间内的更新式S(t+Δt)： 将Δt用T替换就得到一个周期内，捷联导航运算的更新式S(t+T)：再根据一个周期内捷联导航运算的更新式，得到每个捷联周期的速度、位置和姿态信息；同时，在非等间隔卡尔曼滤波模块输出的时刻，利用输出的反馈校正信息对对应的捷联导航解算输出的速度、位置和姿态信息进行校正。

3.根据权利要求2所述的基于GGI/GPS/INS的组合导航系统，其特征在于，所述位置和速度修正模块利用捷联导航模块输出的速度和加速度信息计算卫星速度和位置的修正量，再结合GPS卫星接收机输出的卫星速度和位置信息输出修正后的卫星速度和位置信息，具体包括：假设t_kq时刻获得GPS卫星导航信息，t_ks时刻获得惯性传感器信息，t_kq时刻到t_ks时刻时间段内捷联惯导系统每个周期T输出的信息如下：a_ei、a_ni、a_ui表示对应的加速度信息，ξ_i、h_i表示对应的纬度和高度；v_ei、v_ni、v_ui表示每个周期输出的东向、北向和天向三个方向上的速度，R_mi、R_ni表示对应的子午圈半径和卯酉圈半径，i＝t_kq，t_kq+T，t_kq+2T，…t_ks；

则建立速度修正量计算公式

位置修正量计算公式，

其中，Δv_e,Δv_n,Δv_u分别表示东向、北向、天向速度在t_kq时刻到t_ks时刻这段时间内的速度修正量；Δχ,Δξ,ΔH分别表示经度、纬度和高度在t_kq时刻到t_ks时刻这段时间内的位置修正量。

4.根据权利要求3所述的基于GGI/GPS/INS的组合导航系统，其特征在于，利用卡尔曼滤波器进行滤波时，捷联导航模块的的输出周期为T，惯性传感器输出重力梯度的周期即重力梯度辅助模块的输出周期为T_GGI，GPS卫星接收机的输出周期为T_GPS，目前T_GPS＜T_GGI；卡尔曼滤波离散化周期为T_D，同时满足T_D＝ξ×T，T_GGI＝MT_D，T_GPS＝NT_D，ΔT＝(M-N)T_D，ξ,M,N为正整数。

5.根据权利要求4所述的基于GGI/GPS/INS的组合导航系统，其特征在于，当没有GPS卫星接收机信息的输出时，在每个离散化周期T_D只利用系统状态转移矩阵的特性，进行卡尔曼滤波器的时间更新；在接收到GPS卫星接收机信息而没有接收到重力梯度数据信息的时间段内，同样只进行卡尔曼滤波器的时间更新；在接收到惯性传感器信息的时刻，利用捷联导航模块的输出，位置和速度修正模块的解算输出，以及重力梯度辅助模块的输出，同时进行卡尔曼滤波器的时间更新和量测更新。

6.根据权利要求1-5之一所述的基于GGI/GPS/INS的组合导航系统，其特征在于，所述实时显示模块采用实时三维显示方法，具体包括步骤：

首先按正等侧投影关系，绘制出真实的三维航迹，然后将所述导航位置信息按正等侧投影关系动实时绘制出导航后的航迹，通过比较两条航迹得到导航定位的直观比较结果。

7.根据权利要求6所述的基于GGI/GPS/INS的组合导航系统，其特征在于，所述正等侧投影的表达式如下：

x_2d＝x_3d+z_3dcos45°

y_2d＝y_3d+z_3dcos45°

其中(x_3d,y_3d,z_3d)为所述输出的导航三维位置信息在三维直角坐标系内的坐标，(x_2d,y_2d)为将所述输出的导航三维位置信息按正等侧投影方法在二维直角坐标系内的坐标。