[發明專利]基于重力場模型的垂線偏差補償方法

有效

• 申請號: 201710894464.5
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107677292B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 鐵俊波;練軍想;吳美平;曹聚亮;蔡劭琨;王林
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 11429 北京中濟緯天專利代理有限公司
• 代理人: 陸薇薇<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.基于重力場模型的垂線偏差補償方法，其特征在于包含以下步驟：

步驟S1：慣性導航系統工作前，通過高精度三軸轉臺對慣性導航系統進行標定，精確地估計出加速度計零偏，并在加速度計輸出數據中扣除零偏；

步驟S2：定義導航系n和n′，其中n表示以參考橢球法線為垂向建立的導航坐標系，n′表示以真實重力為垂向建立的導航坐標系；使慣性導航系統處于靜止狀態，根據慣性導航系統的初始緯度L₀、初始經度λ₀和初始高度h₀，使用正常重力模型計算初始位置處的標量正常重力值，以此構建未經垂線偏差補償的正常重力矢量向量上標n表示該向量投影在導航系n；

步驟S3：根據慣性導航系統的初始緯度L₀、初始經度λ₀和初始高度h₀，使用EGM2008重力場球諧函數模型計算垂線偏差的北向分量ξ和東向分量η；

步驟S4：將步驟S2所述未經垂線偏差補償的正常重力矢量繞旋轉軸轉動角度后，得到垂線偏差補償后的重力矢量通過以下步驟實現：

步驟S41:根據步驟S3所述ξ和η，計算旋轉軸其中

步驟S42：計算轉動角度

步驟S43：由旋轉軸和轉動角度構建垂線偏差補償旋轉四元數Q＝[q₀ q₁ q₂ q₃]^T，其中，

步驟S44：由垂線偏差補償旋轉四元數Q＝[q₀ q₁ q₂ q₃]^T，得到垂線偏差補償姿態旋轉矩陣

步驟S45：由垂線偏差補償姿態旋轉矩陣得到經過垂線偏差補償后的重力矢量

步驟S5：將步驟S4所述經過垂線偏差補償后的重力矢量用于解析粗對準，得到姿態矩陣的粗略估計值b表示載體坐標系；

步驟S6：建立五狀態卡爾曼濾波器進行精對準，濾波器狀態包括姿態誤差和水平速度誤差，并將步驟S4所述經過垂線偏差補償后的重力矢量用于精對準中的慣性導航解算，得到姿態矩陣的精確估計值慣性導航初始對準完成；

步驟S7：慣性導航系統進入動態導航階段，使用步驟S6所述的進行慣性導航姿態更新，同時使用步驟S4所述的經過垂線偏差補償后的重力矢量用于慣性導航速度更新。