[發明專利]一種基于CKF的SINS/北斗/DVL組合對準方法

有效

• 申請號: 201310396375.X
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN103454662A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 高偉;張亞;孫騫;徐博;李倩;奔粵陽;周廣濤;阮雙雙;史宏洋;鮑桂清
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S19/48
• 分類號: G01S19/48
• 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

技術領域

本發明涉及的是一種基于CKF的SINS/北斗/DVL組合對準方法，特別是涉及一種在非線性SINS/北斗/DVL組合系統中北斗和DVL異步情況下的初始對準方法。

背景技術

現代戰爭越來越強調其武器的精準性和自主性，對導航系統精度的要求也越來越高。由于捷聯慣導系統(SINS)誤差隨時間積累，因此船用SINS常與輔助傳感器組合，利用多傳感器間的信息冗余、優勢互補來提高系統導航的精度。雖然SINS/GPS組合導航系統在世界先進的艦載武器上使用較為普遍，但是GPS受制于美國政府。北斗(Beidou，BD)衛星定位系統是我國獨立研制了一種區域性衛星導航定位通信系統，該系統可以根據用戶和衛星之間的距離利用雙星定位原理來提供較準確的位置信息。因此，SINS/BD組合模式越來越稱為研究的熱點。但是在某些情況下北斗信號會受到遮擋而無法工作，因此引入多普勒計程儀(DVL)，它可較準確地測得艦船相對于水的速度，它的引入可以較好地解決上述問題。因此利用SINS/BD/DVL組合導航系統的量測值進行初始對準可以很大程度上提高整個組合導航系統的導航精度和容錯性。

由于北斗定位系統是一種主動式雙向測距詢問—應答的有源定位系統，北斗系統用戶進行定位時，信號需要在地面和衛星間傳遞多次，再加上地面中心控制系統的處理時間，所以會產生很大程度上的時間延遲，造成定位信息滯后，在SINS/BD/DVL組合導航系統中表現在與其它傳感器異步，從而嚴重影響系統的精度。另外，北斗定位系統所有用戶的定位解算都是在地面中心控制系統完成的，當多用戶同時進行定位解算時，會大幅加重地面中心控制系統的負擔，造成信道阻塞甚至是系統崩潰。因此地面中心控制系統的計算能力在一定程度上決定了北斗定位系統的時間延遲大小和用戶容量的大小。因此，對SINS/BD/DVL組合導航系統選擇一種計算量小的異步組合對準方法勢在必行。

發明內容

本發明的目的是提供可以在非線性SINS/BD/DVL組合導航系統中BD和DVL異步情況下大幅提高系統初始對準精度的一種基于CKF的初始對準方法。

本發明的目的是這樣是實現的：

一種基于CKF的SINS/北斗/DVL組合對準方法，包括以下步驟：

步驟1、對SINS/北斗/DVL組合導航系統進行預熱，并采集各個傳感器的量測信息；

步驟2、根據SINS預熱后采集的光纖陀螺儀和石英撓性加速度計輸出的數據，初步確定此時的姿態信息，完成捷聯慣導系統的粗對準；

步驟3、建立SINS/北斗/DVL組合導航系統的非線性狀態方程；

步驟4、建立SINS/北斗/DVL組合導航系統的量測方程，利用將多傳感器兩側信息拆分成單量測信息組的方法，即將量測方程分為兩組：一組為SINS/北斗濾波器量測方程，以偽距和偽距率為觀測量；另一組為SINS/DVL濾波器量測方程，以速度誤差為觀測量；

步驟5、將融合中心的采樣間隔設定為兩組濾波器采樣間隔的最高精度時間單位，即取能夠被兩組傳感器采樣間隔同時整除的最大數為融合中心的采樣間隔；

步驟6、根據融合中心的采樣時刻，利用CKF對各傳感器進行狀態估計，并在融合中心對估計結果進行判斷融合，從而完成SINS/北斗/DVL組合導航系統的初始對準。

所述的方法，所述步驟5中，所述的將融合中心的采樣間隔設定為兩組濾波器采樣間隔的最高精度時間單位，其具體方法為：

設SINS/BD濾波器的采樣間隔為T_BD，SINS/DVL濾波器的時間間隔為T_DVL，則融合中心的采樣間隔ΔT按如下方法設置：