[發明專利]提高船用光纖陀螺捷聯慣導系統定位精度的方法

有效

• 申請號: 200910073154.2
• 申請日: 2009-11-09
• 公開（公告）號: CN101706284A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 高偉;柴永利;張鑫;奔粵陽;徐博;周廣濤;于強;王偉;吳磊;張勇剛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及的是一種位置測量技術，特別是涉及一種提高捷聯慣導系統定位 精度的技術，尤其涉及一種船用光纖陀螺捷聯慣導系統精度提高的技術。

(二)背景技術

捷聯慣導系統是將慣性敏感元件直接固聯在載體上，用計算機軟件提供的數 學平臺來完成導航平臺的功能的導航系統。與平臺慣導系統相比具有體積小，重 量輕，成本低，便于安裝、維護以及更換，可靠性高等優點。由于捷聯慣導系統 的這些優點，它正在逐步超越平臺慣導系統，成為一種應用廣泛的導航系統。對 于船用捷聯慣導系統來說，由于船的航行時間一般比較長，而捷聯慣導系統的定 位誤差隨時間發散，利用外部信息通過卡爾曼濾波對捷聯慣導系統的定位進行校 正是一種有效地提高捷聯慣導定位精度的方法。在使用傳統的卡爾曼濾波進行估 計時，外輔信息的隨機干擾信號統計特性是必須為已知的，然而對于一個實際系 統，外輔信息的干擾往往是不確定的或(和)信號的統計特性不完全已知的情況， 這些不確定因素使得傳統的卡爾曼濾波估計精度大大降低，嚴重時會引起濾波發 散。因此，提供一種能夠在外輔導航設備噪聲特性不確定或噪聲特性發生變化 時，還能夠準確估計捷聯慣導系統的定位誤差，來提高捷聯慣導系統定位精度的 方法是非常有意義的。

Krein空間是一種常用的完備的不定度規空間，它和Hilbert空間在某些基本 規則上是不一樣的，而且它包含了長度為零的非零向量，包含這些非零向量的子 空間又垂直于所有的在這個子空間中的向量。研究表明Krein空間中的線性估計 對卡爾曼濾波是適用的，而且在Krein空間中建立的卡爾曼濾波方程中的量測噪 聲的協方差是不定的，這與Hilbert空間中的卡爾曼濾波方程是不一樣的。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠提高捷聯慣導系統的定位精度的一種提高 船用光纖陀螺捷聯慣導系統定位精度的方法。

本發明的目的是這樣實現的：本發明包括下列步驟：

(1)光纖陀螺捷聯慣導系統預熱后采集光纖陀螺和石英撓性加速度計的輸出 數據；

(2)根據光纖陀螺和石英撓性加速度計的輸出計算出初始的捷聯矩陣，完成 初始對準，捷聯慣導系統進入導航狀態，導航計算機進行導航解算，輸出船的姿 態、速度和位置；

(3)根據系統的誤差模型建立動基座下系統的狀態方程和觀測方程；

(4)對步驟(3)所建立的狀態方程和觀測方程進行離散化，建立Krein空間 下的系統的卡爾曼濾波方程，把GPS接收機提供的速度信息運用到卡爾曼濾波 方程中進行濾波計算；

(5)根據步驟(4)估計出的捷聯慣導系統的緯度誤差和經度誤差在導航過 程中進行補償。

本發明還可以包括如下特征：

1、所述的初始的捷聯矩陣C_bⁿ為

其中為載體的航向角，θ為載體的橫搖角，γ為載體的縱搖角。

2、所述的建立動基座下系統的狀態方程和觀測方程的步驟包括：

使用一階線性隨即微分方程來描述捷聯慣導系統的狀態方程和量測方程如 下：

X·(t)=F(t)X(t)+G(t)W(t)]]>

Z(t)＝H(t)X(t)+v(t)

其中X(t)為t時刻系統的狀態向量、F(t)和G(t)分別為系統的狀態矩陣和 噪聲矩陣、W(t)為系統的噪聲向量；Z(t)表示t時刻系統的量測向量；H(t)表 示系統的量測矩陣；v(t)表示系統的量測噪聲；

系統的狀態向量為

系統的白噪聲向量為：