[發明專利]一種極區格網坐標系動基座粗對準方法

有效

• 申請號: 202010751924.0
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111947685B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 徐祥;朱辰霄;黃玲;葛浩冉;趙鶴鳴
• 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: 吳竹慧

本發明公開了一種極區格網坐標系動基座粗對準方法，包括以下步驟獲取傳感器的測試數據，根據所述傳感器的測試數據對姿態進行更新；構造GNSS速度輔助下格網坐標系的矢量觀測器；根據上一步中的矢量觀測器構建基于迭代原理的矢量觀測器，獲得觀測矢量和參考矢量；根據觀測矢量和參考矢量進行姿態確定，完成初始對準。其采用格網坐標系下矢量觀測器構造方法，利用外部導航系速度輔助實現動基座對準。

技術領域

本發明涉及聯慣性導航系統技術領域，具體涉及一種極區格網坐標系動基座粗對準方法。

背景技術

捷聯慣性導航系統是一種自主導航定位系統，而初始對準過程是確保捷聯慣導系統能夠正常工作的前提。當前，捷聯慣性導航系統初始對準過程都是在低緯度條件下進行的，這限制了捷聯慣導系統的應用范圍。尤其對于需要再極區作業的設備，通常需要能夠在極區條件下完成初始對準過程，但由于極區存在經度快速收斂問題，使得極區對準誤差容易受到經度收斂而出現發散現象。此外，極區對準還存在重力矢量與地球自轉矢量共線問題，無法進行自對準。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種極區格網坐標系動基座粗對準方法，其采用格網坐標系下矢量觀測器構造方法，利用外部導航系速度輔助實現動基座對準。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種極區格網坐標系動基座粗對準方法，包括以下步驟：

S1、獲取傳感器的測試數據，根據所述傳感器的測試數據對姿態進行更新；

S2、構造GNSS速度輔助下格網坐標系的矢量觀測器；

S3、根據S2中的矢量觀測器構建基于迭代原理的矢量觀測器，獲得觀測矢量和參考矢量；

S4、根據觀測矢量和參考矢量進行姿態確定，完成初始對準。

作為優選的，所述S1中根據所述傳感器的測試數據對姿態進行更新，具體包括：

由姿態更新算法得到

其中，表示格網系姿態矩陣微分；表示載體系姿態矩陣微分；表示格網系相對于初始格網系的方向余弦矩陣；表示載體系相對于初始載體系的方向余弦矩陣；表示格網系相對于慣性系的旋轉角速度在格網系的映射；表示載體系相對于慣性系的旋轉角速度在載體系的映射；

利用方向余弦鏈式法則，得到

其中，表示載體系相對于格網系的實時方向余弦矩陣；表示初始格網系相對于格網系的方向余弦矩陣；表示載體系相對于初始載體系的方向余弦矩陣；表示初始載體系與初始格網系之間的方向余弦矩陣。

作為優選的，所述S2具體包括：

根據比力方程，

其中，表示導航系速度的微分；表示載體系相對于導航系變化的方向余弦矩陣；f^b表示比力；表示地球系相對于慣性系的旋轉角速度在導航系的投影；表示導航系相對于地球系的轉動角速度在導航系的投影；×表示矢量叉乘運算；vⁿ表示導航系速度；gⁿ表示重力加速度在導航系下的投影；

由矢量映射關系得到

其中，表示導航系速度的微分；表示載體系相對于導航系變化的方向余弦矩陣；f^b表示比力；表示地球系相對于慣性系的旋轉角速度在導航系的投影；表示導航系相對于地球系的轉動角速度在導航系的投影；×表示矢量叉乘運算；vⁿ表示導航系速度；gⁿ表示重力加速度在導航系下的投影；表示導航系到格網系的方向余弦；表示載體系相對于格網系變化的方向余弦矩陣；表示地球系相對于慣性系的旋轉角速度在格網系的投影；表示格網系相對于地球系的轉動角速度在格網系的投影；g^g表示重力加速度在格網系下的投影；v^g表示格網系速度；