[發(fā)明專利]一種火箭橇軌道重力實時測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410198469.0
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN103955005A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏宗康;趙龍;劉璠
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01V7/16
• 分類號: G01V7/16;G01C21/18;G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計方法，尤其一種火箭橇軌道重力實時測量方法，可用于具有高精度導(dǎo)航精度的場合，例如航空航天、測繪等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，高度通道的特征方程具有一個正根在高度通道的誤差傳播中具有與成比例的按時間隨指數(shù)規(guī)律增長的分量。顯然，如果天向通道存在初始高度誤差Δh₀、初始天向速度誤差、天向加速度計的標(biāo)度因子誤差以及常值誤差，則高度通道隨時間增長其誤差是分散的。為了解決這一問題，需要在高度通道中引入外部信息進行阻尼。常用的外部高度信息包括雷達(dá)高度表、氣壓高度表以及大氣數(shù)據(jù)中心等提供的數(shù)據(jù)，這些高度信息的誤差不會發(fā)散。因此，在長航行時的精確導(dǎo)航中可以認(rèn)為外部高度信息的精度應(yīng)高于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供的高度精度，利用高度計對系統(tǒng)做高度和天向速度補償，這就是所謂的高度計/慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)或高度阻尼辦法克服高度誤差發(fā)散問題。引起純慣性高度通道發(fā)散的根本原因是系統(tǒng)無阻尼，引入阻尼的兩種常用途徑為：(1)采用回路反饋法，此時系統(tǒng)阻尼系數(shù)是固定不變的；(2)采用卡爾曼濾波法，此時系統(tǒng)阻尼系數(shù)是時變得，根據(jù)外來高度參考信息誤差特征實時確定。

另外，目前使用的重力測量方法是根據(jù)大地測量系統(tǒng)進行定點測量，測量時間長，測量點數(shù)多，且不能連續(xù)測量。因此，為了能夠減小大地重力測量的難度和連續(xù)性，且為了能夠?qū)崟r的測量火箭橇軌道重力，需要提出一種火箭橇軌道重力實時測量方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種火箭橇軌道重力實時測量方法，實現(xiàn)了對慣導(dǎo)高度通道的修正，不僅使得導(dǎo)航結(jié)果精確，且能夠用于大地重力連續(xù)測量。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種火箭橇軌道重力實時測量方法，步驟如下：

(1)在當(dāng)前導(dǎo)航周期，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)解算火箭橇撬體的高度h以及火箭橇橇體的緯度信息，根據(jù)火箭橇軌道中的緯度與高度信息的關(guān)系，得到當(dāng)前導(dǎo)航周期下真實的火箭橇橇體高度信息h_B，進而得到高度誤差信號δh＝h-h_B；所述的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)置于火箭橇橇體中；

(2)將高度誤差信號δh經(jīng)過積分控制得到控制分量x，高度誤差信號δh經(jīng)過PID控制，得到高度控制量u_h；

(3)將上述控制分量x經(jīng)過低通濾波得到重力偏差x′，再將重力偏差x′與地球重力模型值g_h做和，得到實時的測量重力值g₀；

(4)將步驟(2)中得到的高度控制量u_h以及步驟(3)中得到實時的測量重力值g₀反饋至慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，由慣性導(dǎo)航系統(tǒng)解算得到修正后的火箭橇撬體的高度h；

(5)進入下一導(dǎo)航周期，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)解算火箭橇橇體的緯度信息，根據(jù)火箭橇軌道中的緯度與高度信息的關(guān)系，得到當(dāng)前導(dǎo)航周期下真實的火箭橇橇體高度信息h_B，將步驟(4)中修正后的高度h與h_B做差，得到高度誤差信號δh；轉(zhuǎn)步驟(2)循環(huán)執(zhí)行。

所述步驟(4)中的修正后的火箭橇撬體的高度h采用將下式積分后得到，

h..=az+azB-g0+2g0Rh-uh]]>

其中，表示高度信息h的二階導(dǎo)數(shù)，a_z為加速度計敏感到的加速度在地理坐標(biāo)系中的投影分量，v_e為火箭橇橇體東向速度，v_n為火箭橇橇體北向速度，ω_ie為地球自轉(zhuǎn)角速度，為火箭橇橇體所在緯度，R為地球半徑，M為地球子午圈曲率半徑，N為地球子午圈曲率半徑。