[發明專利]一種INS/SAR組合導航的幾何精度因子計算方法

有效

• 申請號: 202010114429.9
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111174786B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 蘆佳振;葉莉莉;韓松來
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S13/86;G01S13/90
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;張勇

1.一種INS/SAR組合導航的幾何精度因子計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、確定INS空中觀測點的經度、緯度和高度位置坐標和地面已知點的經度、緯度和高度位置坐標(x_c y_c z_c)；

步驟二、將坐標系轉換至觀測點地理坐標系再轉至導航坐標系；

步驟三、建立觀測矩陣，獲得有高度輔助的量測矩陣H₁和無高度輔助的量測矩陣H₂，詳見表達式6)和表達式7)：

其中：r_n是一個矢量，由地面觀測點指向載體，表示r_n在導航坐標系xyz坐標軸上的分量；為第i個地面觀測點到SAR的位置矢量；D_1i為慣導所測第i個地面觀測點對應的偽距；

步驟四、通過公式計算幾何精度因子，具體是：包括計算有高度輔助的INS/SAR組合導航模型的幾何精度因子GDOP₁值以及計算無高度輔助的INS/SAR組合導航模型的幾何精度因子GDOP₂值；

計算有高度輔助的INS/SAR組合導航模型的幾何精度因子GDOP₁值過程如下：

步驟4.11、獲得有高度輔助的INS/SAR組合導航模型權系數陣Q₁如表達式10)：

步驟4.12、獲取有高度輔助的INS/SAR組合導航模型的GDOP₁值如表達式11)：

計算無高度輔助的INS/SAR組合導航模型的幾何精度因子GDOP₂值如下：

步驟4.21、獲得無高度輔助的INS/SAR組合導航模型權系數陣Q₂如表達式12)：

步驟4.22、獲取無高度輔助的INS/SAR組合導航模型的GDOP₂值如表達式13)：

2.根據權利要求1所述的INS/SAR組合導航的幾何精度因子計算方法，其特征在于，所述步驟二具體是：

載體觀測點地理坐標系坐標(x_c y_c z_c)采用表達式1)表示：

其中：R_Nc為載體對應卯酉圈曲率半徑，a為地球半長軸，e為地球偏心率，為INS空中觀測點的緯度；

地面觀測點于觀測點地理坐標系坐標(x_g y_g z_g)采用表達式2)表示：

其中：R_Ng為地面觀測點對應卯酉圈曲率半徑，為地面觀測點的緯度；

將坐標系通過轉換矩陣再轉至導航坐標系，坐標系轉換矩陣為表達式3)：

則有表達式4)：

其中，為從地面觀測點到SAR的位置矢量。

3.根據權利要求2所述的INS/SAR組合導航的幾何精度因子計算方法，其特征在于，所述步驟三具體是：

導航坐標系取游動方位坐標系n對應i個地面觀測點觀測量Z為表達式5)：

其中：i＝1,2,3…，Z_Δρi表示第i個地面觀測點對應的偽距觀測量；Z_Δh表示高度輔助的觀測量；為第i個地面觀測點到SAR的位置矢量；D_Ii為慣導所測第i個地面觀測點對應偽距，(δx_n δy_n δh_n)為慣導系統位置誤差；

則獲得有高度輔助的量測矩陣H₁和無高度輔助的量測矩陣H₂，詳見表達式6)和表達式7)：

4.根據權利要求3所述的INS/SAR組合導航的幾何精度因子計算方法，其特征在于，所述步驟四中：

對應點位坐標的權系數陣Q的一般形式為表達式8)：

由權系數陣Q主對角線元素定義的幾何精度因子GDOP為表達式9)：

從而獲得有高度輔助的INS/SAR組合導航模型的幾何精度因子GDOP₁值以及無高度輔助的INS/SAR組合導航模型的幾何精度因子GDOP₂值。