[發明專利]一種移動平臺測試系統及誤差補償算法

有效

• 申請號: 201310321412.0
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103399335A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 袁靖軍;歐陽初;田靜
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63956部隊
• 主分類號: G01S19/47
• 分類號: G01S19/47;G01C25/00
• 代理公司: 北京東正專利代理事務所(普通合伙) 11312
• 代理人: 劉瑜冬

1.一種移動平臺測試系統，包括監控基準站和固定在移動平臺上的移動站，監控基準站包括與監控計算機連接的基站數傳電臺和差分GPS基準站，移動站包括與導航計算機連接的光纖陀螺數據采集處理單元、加速度計數據采集處理單元以及衛星定位導航單元，衛星定位導航單元連有導航天線，導航計算機通過通信控制器連接移動站數傳電臺，其特征在于，光纖陀螺數據采集處理單元與加速度計數據采集處理單元通過IMU補償單元與導航計算機連接。

2.根據權利要求1所述移動平臺測試系統，其特征在于，衛星定位導航單元同時接收GPS和GLONASS衛星星歷，GPS和GLONASS雙系統衛星天線分別固定在移動平臺前后兩端。

3.根據權利要求1所述移動平臺測試系統，其特征在于，衛星定位導航單元和導航計算機連有數據存儲單元。

4.根據權利要求1所述移動平臺測試系統，其特征在于，移動平臺控制設備連有傳感器，傳感器通過接口轉換電路與通信控制器連接。

5.根據權利要求1所述移動平臺測試系統，其特征在于，光纖陀螺數據采集處理單元采用三只光纖陀螺，加速度計數據采集處理單元采用三只石英加速度計，光纖陀螺與石英加速度計分別連有溫度傳感器。

6.一種根據權利要求1所述移動平臺測試系統的誤差補償算法，其特征在于，所述算法包括如下步驟：

(1)建立捷聯慣導誤差方程，并輸出緯度誤差和經度誤差δλ；地理坐標系北向、東向和指向地心速度誤差δV_N、δV_E和δV_D；姿態誤差角Φ_N、Φ_E和Φ_D；

式中，為真實緯度；f_N、f_E和f_D分別為加速度計輸出；和為加速度計零位誤差；R為地球半徑；d為航行深度；

(2)建立GPS誤差方程；并輸出GPS緯度、經度和高度的誤差和東向、北向和天向的速度誤差δv_EGPS、δv_NGPS和δv_UGPS；

GPS的位置誤差方程，

δL·GPS=-δLGPSτLGPS+wLGPSδλ·GPS=-δλGPSτλGPS+wλGPSδh·GPS=-δhGPSτhGPS+whGPS]]>

式中，τ_LGPS、τ_λGPS和τ_hGPS為相關時間；w_LGPS、w_λGPS和w_hGPS為白噪聲過程；

GPS的速度誤差方程，

δv·EGPS=-δvEGPSτvEGPS+wvEGPSδv·NGPS=-δvNGPSτvNGPS+wvNGPSδv·UGPS=-δvUGPSτvUGPS+wUGPS]]>

式中，τ_vEGPS、τ_vNGPS和τ_vUGPS為相關時間；w_vEGPS、w_vNGPS和w_UGPS為白噪聲過程；

(3)建立INS系統方程，輸出INS誤差；包括X_INS系統方程，W_INS噪聲陣，G_INS噪聲分配陣和F_INS系統分配陣；

選擇位置誤差、速度誤差、姿態誤差、陀螺漂移和加速度計誤差作為狀態量，如下所示：

狀態方程為

X·INS=FINSXINS+GINSWINS]]>

式中，系統噪聲為

W_INS＝[w_gx?w_gy?w_gz?w_rx?w_ry?w_rz?w_ax?w_ay?w_az]^T

系統噪聲的分配陣為

GINS=06×306×306×3-Cbn03×303×303×303×303×303×3I3×303×303×303×3I3×3]]>

F_INS的非零元素為

F1,4=1R-d]]>

F_3，6＝1F4,4=VDR-d]]>

F4,6=VNR-d]]>F_4，8＝-f_D

F4,18=Cbn(1,3)]]>

F4,18=Cbn(1,3)]]>

F_5，7＝f_D

F_5，9＝-F_NF5,16=Cbn(2,1)]]>F5,17=Cbn(2,2)]]>

F5,18=Cbn(2,3)]]>F6,4=-2VNR-d]]>

F_6，7＝-f_E?F_6，8＝f_N

F6,16=Cbn(3,1)]]>F6,17=Cbn(3,2)]]>F6,18=Cbn(3,3)]]>

F7,5=1R-d]]>

F7,9=VNR-d]]>F7,10=-Cbn(1,1)]]>F7,11=-Cbn(1,2)]]>

F7,12=-Cbn(1,3)]]>F7,13=-Cbn(1,1)]]>F7,14=-Cbn(1,2)]]>

F7,15=-Cbn(1,3)]]>F8,4=-1R-d]]>

F8,10=-Cbn(2,1)]]>F8,11=-Cbn(2,2)]]>

F8,12=-Cbn(2,3)]]>F8,13=-Cbn(2,1)]]>F8,14=-Cbn(2,2)]]>

F8,15=-Cbn(2,3)]]>

F9,7=-VNR-d]]>F9,10=-Cbn(3,1)]]>

F9,11=-Cbn(3,2)]]>F9,12=-Cbn(3,3)]]>F9,13=-Cbn(3,1)]]>

F9,14=-Cbn(3,2)]]>F9,15=-Cbn(3,3)]]>F13,13=-1τg]]>

F14,14=-1τg]]>F15,15=-1τg]]>

(4)建立GPS系統方程，輸出GPS誤差；包括X_GPS系統方程，F_GPS系統分配陣，W_GPS噪聲陣；

選取GPS導航系統的經緯度、海拔高度和速度誤差作為狀態量，如下所示：

X_GPS＝[δL_GPS?δλ_GPS?δh_GPS?δv_NGPS?δv_EGPS?δv_UGPS]^T

GPS的狀態方程為

X·GPS=FGPSXGPS+WGPS]]>

式中，

FGPS=diag[-1τLGPS-1τλGPS-1τhGPS-1τvNGPS-1τvEGPS-1τUGPS]T]]>

W_GPS＝[w_LGPS?w_λGPS?w_hGPS?w_vNGPS?w_vEGPS?w_vUGPS]^T

(5)建立量測方程；

將步驟3)慣導和與步驟4)GPS的位置與速度差作為量測量，建立量測方程；確定測量值、誤差、和真實值的關系，將真實值作為系統的最后處理結果輸出：

ZG=H4HGPSXINSXGPS+VGPS]]>

式中，

H₄＝[I_6×6?0_6×12]

H_GPS＝[-I_6×6]