[發明專利]一種雙差GPS/SINS組合導航姿態測量方法

無效

• 申請號: 201310375492.8
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103454665A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（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）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S19/53
• 分類號: G01S19/53
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

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

步驟1、通過對捷聯慣導系統進行初始對準，得到載體坐標系b到導航坐標系n的初始姿態矩陣

Cbn(0)=C11C12C13C21C22C23C31C32C33]]>

其中，C_ij是姿態矩陣的元素，i，j＝1，2，3；

步驟2、根據步驟1中的初始姿態矩陣計算出載體的初始姿態值

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

其中，δL、δλ、δh分別為SINS解算得到的經度、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，并將其與捷聯慣導系統的誤差變量統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；表示的是由捷聯慣導系統解算得到的導航坐標系到地球坐標系的轉換矩陣；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衛星位置到GPS接收機位置(由捷聯慣導系統解算得到)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衛星在地球坐標下的位置坐標；x^y^z^]]>表示捷聯慣導系統解算得到的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、根據步驟4得到的δφ、δD構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方程的15維狀態變量，H表示的是觀測轉換矩陣，即H=1λItL2mqCne01×301×901×3ItL2mqCne01×9;]]>

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

步驟7、利用步驟6估測出的捷聯慣導系統姿態誤差修正步驟1中捷聯慣導系統的姿態矩陣，得到修正后的姿態矩陣，再利用步驟2中的計算方法就可以實時地計算出捷聯慣導系統的姿態值。