[發明專利]慣性導航系統中跨音速段氣壓高度計和GPS信息兩步融合方法

有效

• 申請號: 201210401328.5
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN102937449A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 張旭;熊智;王融;吳璇;雷庭萬;劉建業;方崢;邵慧;姚小松;劉偉霞;張承
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S19/49
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域

本發明涉及一種用于跨音速段氣壓高度計和GPS兩步融合方法，能夠通過融合氣壓高度計和GPS的測量值，用于飛行器高度導航參數的確定，屬于導航、制導與控制領域。

背景技術

飛行高度信息的準確與否對飛行器能否安全飛行起至關重要的作用。由于慣性系統的高度通道是不穩定的，除了采取措施補償引力(或重力)加速度外,還要引入外部高度信息與慣性垂直通道信息進行綜合,目前一般采用引入氣壓高度表或大氣數據中心等外部高度信息進行阻尼，修正慣性高度。

基于經典控制理論設計的慣性/大氣阻尼系統，其本質是慣導高度向大氣高度逼近。在飛行器進行跨音速和俯沖段大機動任務飛行時，大氣測量誤差變化劇烈，嚴重影響慣性/大氣阻尼性能。高度通道性能嚴重滯后于飛行特性和任務特點日益多樣化的航空平臺及武器對慣導系統高度通道性能的需求，無法滿足飛行器在精密導航飛行階段的自主控制精確、安全可靠的高精度要求。

傳統飛行器高度測量多采用氣壓高度計或者GPS分別測量飛行高度。氣壓高度計的短時精度較高，但會隨著大氣壓與溫度的變化而發生變化，隨時間的變長會產生較大的高度測量誤差。當高度很高時，氣壓高度表的精度也會下降。GPS易受周圍建筑物和樹叢的遮擋而失效，在特殊時期由于受某些因素影響亦無法使用。

因此，無論是GPS還是氣壓高度計，單獨進行導航時所提供的標準定位服務都無法滿足飛行器在精密導航飛行階段的自主控制精確、安全可靠的高精度要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：針對進行跨音速大機動任務飛行時，大氣測量誤差變化劇烈、嚴重影響傳統慣性/大氣阻尼性能的問題，提出一種跨音速段氣壓高度計和GPS信息兩步融合方法。

本發明為解決上述技術問題，采用如下技術方案：

本發明一種慣性導航系統中跨音速段氣壓高度計和GPS信息兩步融合方法，包括以下步驟：

第一步：互補濾波融合；

步驟（1），航空機載氣壓高度計測量的高度h_ADS和GPS測量的高度信息h_GPS，經過互補濾波器環節處理后進行融合，得到融合后的高度h_p為：

hp=shADS+khGPSs+k---(1)]]>

其中，k為截止頻率，s為拉普拉斯變換；

步驟（2），對步驟（1）模型離散化，可得到如下濾波方程

其中，T為采樣周期，為互補濾波融合高度；

第二步：卡爾曼濾波融合；

步驟（3），通過對慣性導航系統的性能及誤差源的分析，建立基于大氣輔助的航空機載慣性導航系統的誤差狀態方程為：

X·(t)=F(t)X(t)+G(t)W(t)---(3)]]>