[發明專利]一種基于GPS的飛行中慣性初始基準偏差估計方法

有效

• 申請號: 201611048571.8
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106595705B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 周姜濱;張華明;周峰;林平;鄭春勝;禹春竹;楊廣慧;李碩;包一鳴
• 申請（專利權）人: 北京航天自動控制研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C21/16
• 代理公司: 11009 中國航天科技專利中心
• 代理人: 范曉毅

本發明提供了一種基于GPS的飛行中慣性初始基準偏差估計方法，該方法根據慣性導航誤差傳播機理建立慣性初始基準偏差模型，利用GPS信息作為觀測量，采用標準卡爾曼濾波方法估計慣性初始基準偏差。經數學仿真技術和搭載飛行試驗驗證，基于GPS的飛行中慣性初始基準偏差估計方法能夠有效地估計出慣性基準偏差，達到提高導航系統的精度和可靠性的目的。

技術領域

本發明涉及制導與導航技術領域，特別涉及一種基于GPS的飛行中慣性初始基準偏差估計方法。

背景技術

某些導彈采用間接瞄準或傳遞對準，會產生較大的初始基準偏差，這樣會致使慣性導航誤差快速累積，因此有必要采取措施估計初始基準精度以抑制慣性導航誤差發散速度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種基于GPS的飛行中慣性初始基準偏差估計方法，該方法根據慣性導航誤差傳播機理建立慣性初始基準偏差模型，利用GPS信息作為觀測量，采用標準卡爾曼濾波方法估計慣性初始基準偏差。

本發明的上述目的通過以下方案實現：

一種基于GPS的飛行中慣性初始基準偏差估計方法，包括以下步驟：

(1)、在時刻k，計算狀態向量預測值為時刻k-1的狀態向量估計值，所述狀態向量估計值的初始值設定為零向量；其中，在卡爾曼濾波中，定義狀態向量X＝[φ_x0 φ_y0 φ_z0 δX₀ δY₀ δZ₀ δV_x0 δV_y0 δV_z0]^T；φ_x0、φ_y0、φ_z0分別為導彈在慣性坐標系下的X向初始姿態失準角、Y向初始姿態失準角、Z向初始姿態失準角；δX₀、δY₀、δZ₀分別為導彈在慣性坐標系下的X向初始位置誤差、Y向初始位置誤差、Z向初始位置誤差；δV_x0、δV_y0、δV_z0分別為導彈在慣性坐標系下的X向初始速度誤差、Y向初始速度誤差、Z向初始速度誤差；

(2)、在時刻k，預測協方差矩陣P_k|k-1＝P_k-1；P_k-1為時刻k-1的估計協方差矩陣，所述估計協方差矩陣的初始值為P₀，P₀為設定的9×9維矩陣；

(3)、在時刻k，計算增益矩陣K_k＝P_k|k-1H^T(H P_k|k-1H^T+R)^-1；其中，H為設定的觀測矩陣，R為設定的噪聲方差矩陣：

(4)、計算時刻k的狀態向量估計值其中，Z_k為外部提供的時刻k的觀測向量；在卡爾曼濾波中，定義觀測向量Z＝[δX δY δZ δV_x δV_y δV_z]^T；δX、δY、δZ分別為慣導系統與GPS系統測量的X向位置之差、Y向位置之差、Z向位置之差；δV_x、δV_y、δV_z分別為慣導系統與GPS系統測量的X向速度之差、Y向速度之差、Z向速度之差；

(5)、計算時刻k估計協方差矩陣P_k＝(I-K_kH)P_k|k-1，I為單位矩陣；

(6)、在設定的初值基準偏差估計周期內，重復步驟(1)～(5)，通過卡爾曼濾波計算得到初始位置誤差、初始速度誤差和初始姿態失準角。