[發明專利]一種用于導航算法的仿真驗證方法和仿真驗證平臺

在審

• 申請號: 201811366906.X
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109489687A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 李春;劉明陽;胡國鵬;武思軍;李喆
• 申請（專利權）人: 北京電子工程總體研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01S19/23
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝;金躍

1.一種用于導航算法的仿真驗證方法，其特征在于，該方法的步驟包括：

對預先規劃的軌跡過程進行求解，獲得標準飛行軌跡數據和慣性器件輸出參數；

根據衛星在軌位置和速度，篩選可見可用的GPS衛星，并確定最優GPS導航星以及GPS數據信息；所述GPS數據信息包括GPS偽距、偽距率、位置和速度；

利用內置算法庫的導航結果作為參考，以所述慣性器件參數和GPS數據信息作為預先編寫的導航算法的輸入，將算法解算的航跡結果和所述標準飛行軌跡數據進行比對和誤差分析，獲得仿真驗證結果。

2.根據權利要求1所述的仿真驗證方法，其特征在于，所述對預先規劃的軌跡過程進行求解，獲得標準飛行軌跡數據和慣性器件輸出參數的步驟包括：

根據載體姿態角和航向角的變化量，以及載體的軌跡加速度，建立表達式：X(t)＝[θγ ψ vⁿ L λ h △θ △v]^T，其中，表示俯仰角、橫滾角、航向角、速度、緯度、經度、高度、角增量和比力增量；

所述軌跡模型為關于向量X(t)的一組非線性時變微分方程組：

其中，ω(t)，a^t(t)是變系數；

基于四階龍格-庫塔數值求解所述微分方程組。

3.根據權利要求2所述的仿真驗證方法，其特征在于，所述基于四階龍格-庫塔數值求解所述微分方程組的步驟包括：

計算上一時刻的斜率k₁；

根據k₁計算中間時刻的斜率k₂，根據k₂計算中間時刻的斜率k₃，根據k₃計算當前時刻的斜率k₄；

根據求得當前時刻值X_i+1＝X_i+τK。

4.根據權利要求1所述的仿真驗證方法，其特征在于，所述根據衛星在軌位置和速度，篩選可見可用的GPS衛星，并確定最優GPS導航星以及GPS數據信息；所述GPS數據信息包括GPS偽距、偽距率、位置和速度的步驟包括：

根據GPS衛星導航電文中的預報星歷，計算出協議地球坐標系中的GPS衛星坐標；

對GPS衛星可見性和衛星信號可用性進行判斷，篩選出可用衛星；

以幾何精度因子GDOP最小為篩選條件，確定最優GPS導航衛星，并確定導航衛星的位置和速度以及由此解算的GPS的位置、速度、偽距和偽距率信息。

5.根據權利要求1或4所述的仿真驗證方法，其特征在于，所述利用內置算法庫的導航結果作為參考，以所述慣性器件參數和GPS數據信息作為預先編寫的導航算法的輸入，將算法解算的航跡結果和所述標準飛行軌跡數據進行比對和誤差分析，獲得驗證結果的步驟包括：

基于SINS慣性導航系統和GPS系統的速度和位置，利用松耦合Kalman濾波算法，對SINS慣性導航系統進行修正；

基于SINS慣性導航系統相對于每顆最優導航衛星的偽距和偽距率，以及GPS接收機測得的偽距和偽距率，利用緊耦合Kalman濾波算法，獲得導航誤差；

利用SINS慣性導航系統對導航誤差進行修正，獲得修正的導航仿真驗證結果。

6.根據權利要求5所述的仿真驗證方法，其特征在于，所述基于SINS慣性導航系統和GPS系統的速度和位置，利用松耦合Kalman濾波算法，對SINS慣性導航系統進行修正的步驟包括：

獲取SINS慣性導航系統和GPS系統的速度和位置；

當GPS可定位時，GPS的速度和位置與SINS慣性導航系統的數據進行組合濾波，利用濾波結果SINS慣性導航系統；

在GPS不可定位期間，SINS單獨工作，輸出慣性導航解。