[發明專利]一種提高機載局部相對姿態匹配傳遞對準精度的方法

有效

• 申請號: 202010010721.6
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111141313B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 吳亞麗;楊文博;張亞崇;劉慶;江巧永
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G06F17/12;G06F17/13;G06F17/16;G06F17/18
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 張皎

本發明公開了一種提高機載局部相對姿態匹配傳遞對準精度的方法，包括以下步驟：建立主子慣導性測量單元系統，對于子慣性測量單元陀螺漂移進行補償，通過對隨機漂移建立自回歸滑動平均模型，并對自回歸模型進行了卡爾曼濾波；求解主、子慣性測量單元之間相對姿態陣；建立相對姿態匹配傳遞對準的相對姿態誤差方程、相對姿態量測方程、相對姿態狀態方程，得到系統狀態空間模型；利用Sage_Husa自適應濾波對系統狀態空間模型中的狀態方程、量測方程進行解算，完成傳遞對準。對子慣性測量單元陀螺漂移誤差進行了補償，子慣性測量單元輸出慣導參數精確度得以提高。

技術領域

本發明屬于機載慣性導航技術領域，涉及一種提高機載局部相對姿態匹配傳遞對準精度的方法。

背景技術

對戰斗機而言，機載武器系統能否對目標進行精確打擊是評價戰斗機性能最主要的參考指標之一。在戰斗機對目標進行打擊時，各任務傳感器組件的運作都需要使用實時有效的局部姿態數據，當傳感器坐標系相對機體系存在明顯的時變失準角時，將直接影響戰斗機對目標進行精確打擊的能力。目前戰斗機一般都在機身重心處安裝有高精度主慣性測量單元，而在重要機載任務傳感器附近安裝有低成本子慣性測量單元。

現有獲得戰斗機實時有效的局部姿態數據方法，主要是根據系統狀態空間模型，通過卡爾曼濾波進行相對姿態匹配傳遞對準，來實時獲得慣性測量單元相對載機機體系的相對姿態。然而由于低成本子慣性測量單元陀螺漂移過大，影響子慣性測量單元導航參數輸出精度；采用卡爾曼濾波必須有準確的對象數學模型和噪聲統計，但在實際系統中，該條件往往無法滿足，由于模型參數和噪聲統計具有未知性或近似性，當模型參數選取不當時，導致狀態估計值增大，甚至出現濾波發散的現象。

所以亟需一種即可對陀螺隨機漂移誤差進行補償，又可對噪聲統計特性進行準確估計的方法，從而提高機載局部相對姿態匹配傳遞對準精度。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高機載局部相對姿態匹配傳遞對準精度的方法，解決了機載任務傳感器相對姿態匹配對準精度不高，對相對姿態誤差角估計值不準確的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種提高機載局部相對姿態匹配傳遞對準精度的方法，包括以下步驟：

步驟1.建立主子慣導性測量單元系統，其中主慣性測量單元安裝在機體重心位置，子慣性測量單元安裝在任務傳感器腔體內；

步驟2.對于子慣性測量單元陀螺漂移進行補償，通過對隨機漂移建立自回歸滑動平均模型，并對自回歸模型進行了卡爾曼濾波，對陀螺漂移進行誤差補償；

步驟3.求解主、子慣性測量單元之間相對姿態陣其初值通過“雙矢量定姿法”求解；

步驟4.建立相對姿態匹配傳遞對準的相對姿態誤差方程、相對姿態量測方程、相對姿態狀態方程，得到系統狀態空間模型；

步驟5.利用Sage_Husa自適應濾波對系統狀態空間模型中的狀態方程、量測方程進行解算，估計出機載任務傳感器相對姿態誤差值，完成傳遞對準。

步驟2部分，具體過程是：

利用時間序列分析法建立自回歸滑動平均模型并進行參數估計，基于該自回歸滑動平均模型進行卡爾曼濾波；

步驟2.1：建立自回歸滑動平均模型(ARMA(p,q))并進行參數估計；

步驟2.2：基于自回歸滑動平均模型ARMA(p,q)，進行卡爾曼濾波。

步驟2.2中卡爾曼濾波包括以下五個基本方程：

2.2.1：對狀態做一步預測；

2.2.2：狀態一步預測的均方誤差陣；

2.2.3：濾波增益矩陣；

2.2.4：狀態估計方程；