[發明專利]一種DVL輔助SINS魯棒行進間初始對準方法

有效

• 申請號: 201811075323.1
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109141475B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 徐祥;徐大誠
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 馮瑞;楊慧林

本發明公開了一種DVL輔助SINS魯棒行進間初始對準方法，包括以下步驟，步驟(1)：獲取傳感器實時數據；步驟(2)：建立矢量視運動參數方程；步驟(3)：在建立參數方程的基礎上，利用自適應魯棒卡爾曼濾波估計參數矩陣；步驟(4)：建立基于估計參數的重構矢量；步驟(5)：利用最優基四元數姿態確定方法，并計算確定姿態與真實姿態之間的誤差角；步驟(6)：初始對準過程運行時間為M，獲取實時數據的時刻為k，若k＝M，則輸出初始對準結果，完成初始對準過程，若kM，表示初始對準過程未完成，則重復上述步驟(1)至步驟(5)，直至初始對準過程結束，該方法解決了當系統量測噪聲出現異常噪聲時，對準精度差、對準過程發散的問題。

技術領域：

本發明涉及捷聯慣性導航系統初始對準領域，具體而言涉及一種DVL輔助SINS魯棒行進間初始對準方法。

背景技術：

捷聯慣性導航系統初始對準技術是系統正常導航定位的關鍵技術之一，采用DVL輔助慣性導航系統進行行進間初始對準具有對準精度高、可靠性好、自主性強等優點。當前，初始對準可以分為粗對準和精對準兩個過程，其中粗對準主要實現粗略的姿態估計；精對準則是在粗對準的基礎上進行姿態精估計。眾多學者都對捷聯慣導系統初始對準技術進行了深入的研究。在精對準方面，通過引入魯棒卡爾曼濾波技術可以實現對準過程的魯棒化，提高系統的穩定性。但在粗對準方面，當前的研究熱點均是基于最優基姿態確定的解析方法，難以通過魯棒濾波技術對其進行直接改進。這也使得粗對準過程易受外部輔助信息噪聲干擾，造成對準結果穩定性差的缺點，而且傳統方法無法進行魯棒化粗對準。

發明內容：

本發明的目的是為了提高初始對準過程的穩定性及抗干擾性，提出了一種DVL輔助SINS魯棒行進間初始對準方法，該方法能夠實現粗對準過程的魯棒化，提高系統對準的穩定性。

本發明的技術方案具體如下：

一種DVL輔助SINS魯棒行進間初始對準方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

步驟(1)：獲取傳感器實時數據；

步驟(2)：建立矢量視運動參數方程；

步驟(3)：在建立參數方程的基礎上，利用自適應魯棒卡爾曼濾波估計參數矩陣；

步驟(4)：建立基于估計參數的重構矢量；

步驟(5)：利用最優基四元數姿態確定方法，并計算確定姿態與真實姿態之間的誤差角；

步驟(6)：初始對準過程運行時間為M，獲取實時數據的時刻為k，若k＝M，則輸出初始對準結果，完成初始對準過程，若k＜M，表示初始對準過程未完成，則重復上述步驟(1)至步驟(5)，直至初始對準過程結束。

進一步的，步驟(1)中所述傳感器實時數據包括陀螺儀數據和加速度計數據。

進一步的，步驟(2)中建立矢量視運動參數方程的方式為，

步驟(2.1)：定義解算所需的參考坐標系，

b—載體坐標系，表示捷聯慣性導航系統三軸正交坐標系，其x軸、y軸和z軸分別指向載體的右-前-上；

n—導航坐標系，表示載體所在位置的地理坐標系，其三軸分別指向當地東向、北向和天向；

e—地球坐標系，表示原點在地心，x軸為地心指向本初子午線與赤道交點，z軸為地心指向北極點，y軸與x軸和z軸構成右手坐標系；

i—慣性坐標系，表示慣性空間非旋轉坐標系；

b0—初始載體坐標系，表示慣導系統開機運行時刻的載體坐標系，并在整個對準過程中相對于慣性空間保持靜止；

n0—初始導航坐標系，表示慣導系統開機運行時刻的導航坐標系，并在整個對準過程中相對于慣性空間保持靜止；