[發(fā)明專利]一種雙差GPS/SINS組合導航姿態(tài)測量方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310375492.8
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103454665A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 李倩;劉新源;奔粵陽;高偉;于飛;楊嬌龍;楊祥龍;鮑桂清;謝松霖;李敬春
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S19/53
• 分類號: G01S19/53
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種雙差GPS/SINS組合導航姿態(tài)測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、通過對捷聯(lián)慣導系統(tǒng)進行初始對準，得到載體坐標系b到導航坐標系n的初始姿態(tài)矩陣

Cbn(0)=C11C12C13C21C22C23C31C32C33]]>

其中，C_ij是姿態(tài)矩陣的元素，i，j＝1，2，3；

步驟2、根據(jù)步驟1中的初始姿態(tài)矩陣計算出載體的初始姿態(tài)值

步驟3、利用捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的位置誤差[δL?δλ?δh]方程、速度誤差[δv_E?δv_N?δv_U]方程、姿態(tài)誤差方程及慣性傳感器誤差ϵEϵNϵU▿E▿N▿U]]>方程構(gòu)成擴展卡爾曼濾波器的狀態(tài)方程，其狀態(tài)變量為15維：

其中，δL、δλ、δh分別為SINS解算得到的經(jīng)度、緯度、高度誤差，δv_E、δv_N、δv_U分別為SINS解算得到的東向、北向、天向速度誤差，分別為SINS解算得到的東、北、天三個方向的平臺失準角，ε_E、ε_N、ε_U分別為東、北、天向陀螺漂移，分別為東、北、天向加速度計零偏；

步驟4、利用GPS接收機在t₁、t₂時刻接收到的第m、q兩顆衛(wèi)星的載波相位和多普勒速度(τ＝1，2)，在地球坐標系下對其進行星際、歷元雙差，并將其與捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的誤差變量統(tǒng)一到同一個坐標系下，得到載波相位誤差δφ和多普勒速度誤差δD：

δφ=1λItL2mqCneδLδλδh+μφ,]]>δD=ItL2mqCneδvEδvNδvU+μD]]>

其中，λ表示的是GPS的信號載波的波長，λ＝c/f，c是光速，為299792458m/s，f是GPS的信號載波頻率，為1575.42MHz或1227.60MHz；表示的是由捷聯(lián)慣導系統(tǒng)解算得到的導航坐標系到地球坐標系的轉(zhuǎn)換矩陣；μ_φ、μ_D表示的是分別與載波相位、多普勒速度有關的噪聲誤差量；I表示的是GPS衛(wèi)星位置到GPS接收機位置(由捷聯(lián)慣導系統(tǒng)解算得到)的單位向量，為I=-(X-x^)R-(Y-y^)R-(Z-z^)R,]]>其中，(X?Y?Z)表示是廣播星歷給出的GPS衛(wèi)星在地球坐標下的位置坐標；x^y^z^]]>表示捷聯(lián)慣導系統(tǒng)解算得到的GPS接收機在地球坐標系下的位置坐標；R表示GPS衛(wèi)星位置到GPS接收機位置的距離，為I^(mq)表示的是標號為m、q兩顆衛(wèi)星的位置到GPS接收機位置的單位向量之間的差值；表示的是I^(mq)在t₁、t₂兩時刻之間的差值；

步驟5、根據(jù)步驟4得到的δφ、δD構(gòu)成擴展卡爾曼濾波器的觀測方程：

δφδD=HδX+μφμD]]>

其中，δX表示的是步驟3中擴展卡爾曼濾波器狀態(tài)方程的15維狀態(tài)變量，H表示的是觀測轉(zhuǎn)換矩陣，即H=1λItL2mqCne01×301×901×3ItL2mqCne01×9;]]>

步驟6、利用步驟3和步驟5提供的狀態(tài)方程和觀測方程構(gòu)成擴展卡爾曼濾波器，實時估測出捷聯(lián)慣導系統(tǒng)姿態(tài)誤差k＝0，1，2…；

步驟7、利用步驟6估測出的捷聯(lián)慣導系統(tǒng)姿態(tài)誤差修正步驟1中捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的姿態(tài)矩陣，得到修正后的姿態(tài)矩陣，再利用步驟2中的計算方法就可以實時地計算出捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的姿態(tài)值。