[發明專利]一種捷聯慣性導航的誤差補償方法及導航系統

有效

• 申請號: 202010625154.5
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111811537B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 王建中;張富強;尹麗莎;張燕;王元偉;尹春松
• 申請（專利權）人: 重慶青年職業技術學院
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C21/16;G01C19/66;G01S19/47;G01C5/06;G01C22/00
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

1.一種捷聯慣性導航的誤差補償方法，陀螺儀和加速度計構成慣性測量單元，慣性測量單元安裝在敏感載體上，載體坐標系相對于其慣性坐標系角速率矢量為載體坐標系的比力矢量為其特征在于，包括以下步驟，

S1：裝訂載體初始位置坐標；

S2：在S1后，系統進行初始化對準，確定導航解算的初始條件，確定載體坐標系和真實導航坐標系之間的初始方向余弦矩陣

S3：對系統的姿態矩陣、位置矩陣和速度進行實時更新計算，實時修正系統中的速度與位置坐標：

姿態矩陣更新，包括以下步驟：

T1：地球自轉角速度結合位置矩陣投影到導航坐標系得到

T2：結合位移角速率得到導航坐標系下的角速度修正量

T3：通過矩陣轉換到載體坐標系下的角速度修正量

T4：結合陀螺儀敏感的角速度信息得到實時的姿態更新矩陣；

位置矩陣更新，包括以下步驟：

M1：通過里程計里程信息結合姿態矩陣將里程信息轉換到導航坐標系，得到導航坐標系下的里程分量

M2：用里程分量除以時間周期得到載體的平均速度，用于修正通過加速度計比力積分的速度，得到

M3：通過載體速度除以地球半徑計算得到位移角速率

M4：通過位置矩陣的運動微分方程對時間積分計算得到實時的位置矩陣更新；

速度計算：

其中：是由加速度計測量的載體坐標系下的比力信息通過轉換得到的導航坐標系下的比力信息；是哥氏加速度；是牽連加速度，gⁿ是重力加速度矢量；

為有害加速度，從加速度計等效輸出中扣除，得到實時的載體速度；

S4：利用氣壓高度計測量的高度相對誤差值實時修正系統高度信息。

2.根據權利要求1所述的捷聯慣性導航的誤差補償方法，其特征在于，所述S1過程中，裝訂載體初始位置坐標包括以下三種方式：

①在有已知標準點的位置的情況下，選用標準點位置坐標作為初始位置坐標裝訂；

②在無標準點的位置的情況下，選用衛星定位設備測得的可靠位置坐標裝訂；

③在沒裝訂標準點坐標情況下，系統默認上一次導航保存的坐標為初始坐標。

3.根據權利要求1或2所述的捷聯慣性導航的誤差補償方法，其特征在于，所述S2過程中，初始姿態矩陣的計算包括以下步驟:

V1：根據加速度計所敏感重力加速度的水平分量確定系統數學平臺的水平基準；

V2：根據陀螺儀所敏感地球自轉角速度的信息，解析出系統數學平臺所處的方位；

V3：完成系統的初始對準，得到初始姿態矩陣

4.一種捷聯慣性導航系統，其特征在于，包括權利要求1至3任一所述的捷聯慣性導航的誤差補償方法。

5.根據權利要求4所述的捷聯慣性導航系統，其特征在于，所述導航系統包括母板、DSP信號處理器、周長穩流控制器、抖動控制器和時統模塊；DSP信號處理器分別與陀螺儀和加速度計信號連接；母板對各硬件功能板起通訊和供電作用；DSP信號處理器對陀螺輸出信號進行預處理，將正弦信號轉換為方波脈沖信號，完成信號采集，同時完成對加速度計信號采集、處理器的溫度補償和輸出數據；周長穩流控制器用于使系統穩頻；對陀螺儀施加抖動控制，克服陀螺儀的閉鎖死區；時統模塊接收主系統的同步信號，同時發送給DSP信號處理器,DSP信號處理器接收到同步信號，立即發送姿態信息給時統模塊，時統模塊將信息處理后發送給主系統。

6.根據權利要求5所述的捷聯慣性導航系統，其特征在于，所述陀螺儀為激光陀螺儀。

7.根據權利要求5或6所述的捷聯慣性導航系統，其特征在于，所述DSP信號處理器包括CPU1、CPU2和分別與CPU1、CPU2信號連接的FPGA；CPU1和CPU2分別對加速度計和陀螺儀進行信號采集。