[發明專利]一種基于慣性系的最優兩位置對準方法

有效

• 申請號: 201410765061.7
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104482942A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 高偉;孫成嬌;葉攀;張勇剛;盧寶峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于一種捷聯慣導系統初始對準方法，尤其涉及針對兩位置的一種基于慣性系的最優兩位置對準方法。

背景技術

捷聯慣導系統(strapdown?inertial?navigation?system,SINS)以其特有的優點，廣泛應用在飛機、艦船、導彈等裝備上。初始對準是SINS關鍵技術之一，對準的精度直接影響到其工作精度。目前，對于艦船SINS而言，在沒有外觀測信息的情況下，其對準方法以解析式對準和羅經對準為主；在有外觀測信息的情況下，以卡爾曼濾波對準為主；并且這些方法都是基于地理坐標系。

隨著初始對準技術的發展，慣性坐標系對準(包括粗對準和精對準)以其特點成為初始對準的一個新的研究方向。在理論研究方面，認為慣性系對準可以有效的隔離載體角速度和線運動干擾的影響；研究表明，將重力加速度放在慣性系內分析，并結合外觀測信息進行卡爾曼濾波對準，其航向的對準精度要優于在地理系下的對準精度。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有高初始對準精度的，基于慣性系的最優兩位置對準方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于慣性系的最優兩位置對準方法，包括以下幾個步驟：

步驟一：以速度誤差、失準角、陀螺常值漂移和加速度零偏為狀態量，建立狀態方程；以慣性系下SINS結算的速度和GPS測得的慣性系下的速度的差值作為量測量，建立量測方程；將狀態方程和量測方程構成兩位置對準的卡爾曼濾波模型；

步驟二：根據得到的卡爾曼濾波模型，對狀態量進行估計；

步驟三：在設定的對準時間，分別將IMU繞縱搖軸、橫搖軸和航向軸旋轉180°，使SINS系統為完全可觀測；

步驟四：再利用卡爾曼濾波器估計出的失準角精確估計值對當前時刻載體系到計算慣性系的轉換矩陣進行修正，得到載體系到慣性系的轉換矩陣

步驟五：利用得到的轉換矩陣結合慣性系到導航系的轉換矩陣求解載體系到慣性系的轉換矩陣實現基于慣性系的兩位置對準。

本發明一種基于慣性系的最優兩位置對準方法，還可以包括：

狀態方程為：

X·(t)=A(t)X(t)+B(t)W(t)]]>

其中X(t)為t時刻捷聯慣導系統的狀態變量，A(t)和B(t)分別為捷聯慣導系統的狀態矩陣和噪聲驅動矩陣，W(t)為捷聯慣導系統噪聲序列，

以速度誤差、失準角、陀螺常值漂移和加速度零偏為狀態變量：

其中，失準角為：

為慣性坐標系相對于理想坐標系的失準角，為t時刻載體坐標系到慣性坐標系的真實方向余弦陣，為導航解算得到的姿態陣，為Gauss白噪聲，陀螺漂移ε^b包括陀螺常值漂移和陀螺隨機漂移

速度誤差為：

式中δVⁱ為計算速度與GPS測得速度的差值，即δVⁱ＝V^i′-Vⁱ，gⁱ為地球重力加速度在慣性系的投影，為Gauss白噪聲，加速度計偏差▽^b由加速度計零位誤差和隨機偏差構成；

以慣性系下SINS結算的速度和GPS測得的慣性系下的速度的差值作為量測量，建立量測方程：