[發明專利]一種基于光譜紅移誤差觀測方程的組合導航方法

有效

• 申請號: 202010989219.4
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112179347B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 高廣樂;高兵兵;洪根元;田雨
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/00;G01C21/02;G01C21/16
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務所(普通合伙) 61257
• 代理人: 李明全

本發明公開了一種基于光譜紅移誤差觀測方程的組合導航方法，應用于飛行器中，通過捷聯慣導導航系統獲取飛行器的系統狀態向量；其中，系統狀態向量包括在東北天導航坐標系下的速度矢量；根據速度矢量確定第一光譜紅移值；通過紅移導航系統獲取的第二光譜紅移值；根據第一光譜紅移值和第二光譜紅移值，確定光譜紅移誤差；通過光譜紅移誤差對系統狀態向量依次進行狀態預測和量測更新，得到第一系統狀態信息；本發明降低了捷聯慣導導航系統由于長期運行產生的誤差，提高了導航系統的可靠性和自主性。

技術領域

本發明屬于飛行器導航技術領域，具體涉及到一種基于光譜紅移誤差觀測方 程的組合導航方法。

背景技術

隨著科學技術發展，提高導航技術的自主性與可靠性已成為導航領域學者和 工程技術人員研究中的重點。目前，常用導航方法主要有捷聯式慣性導航系統 (SINS)，無線電導航、衛星導航(GNSS)以及天文導航(CNS)等。

SINS具有結構簡單，自主性強，能夠連續提供載體的位置、速度和姿態信 息，可以全天候使用等優點，但SINS輸出的導航信息是經過積分得到的，導航 誤差隨時間積累，因而單一的SINS難以滿足長時間高精度導航的要求。

無線電導航是指通過無線電信號傳播進行目標定位和導航的手段。該方法具 有全天候能力，使用方便等優點。但無線電導航受地面臺覆蓋區域的限制，系統 工作與無線電波傳播條件有關，容易受到人工干擾的影響，同時依賴地面站通訊 和人為操作，自主性低。

GNSS如GPS、北斗等以其高精度的特點，在軍用和民用等領域已得到廣泛 應用。但其信號易受干擾，在山區、隧道、地下室等信號接收環境較差的地方， 導航精度嚴重下降，甚至會因為接收不到衛星信號而導致無法進行導航和定位。

CNS具有導航誤差不隨時間積累，抗電磁干擾能力強等優點。但需要篩選大 量星體，導航穩定性受制于多種因素，且不能直接測速。

上述導航系統均具有不同的缺陷，難以實現長期導航的自主性和可靠性。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于光譜紅移誤差觀測方程的組合導航方法，采用 光譜紅移導航子系統輔助糾正了捷聯慣導系統速度，提高了導航系統的可靠性和 自主性。

本發明采用以下技術方案：一種基于光譜紅移誤差觀測方程的組合導航方 法，應用于飛行器中，包括以下步驟：

通過捷聯慣導導航系統獲取飛行器的系統狀態向量；其中，系統狀態向量包 括在東北天導航坐標系下的速度矢量；

根據速度矢量確定第一光譜紅移值；

通過紅移導航系統獲取的第二光譜紅移值；

根據第一光譜紅移值和第二光譜紅移值，確定光譜紅移誤差；

通過光譜紅移誤差對系統狀態向量依次進行狀態預測和量測更新，得到第一 系統狀態信息。

進一步地，還包括：

通過天文導航系統獲取飛行器的第二位置矢量，以及獲取系統狀態向量中的 第一位置矢量；

根據第一位置矢量和第二位置矢量，確定位置誤差；

通過位置誤差對系統狀態向量進行狀態預測和量測更新，得到第二系統狀態 信息；

對第一系統狀態信息和第二系統狀態信息進行組合濾波，生成最終系統狀態 信息。

進一步地，對第一系統狀態信息和第二系統狀態信息進行組合濾波之前還包 括：

基于卡方檢驗方法，以光譜紅移誤差和第一系統狀態信息為輸入值，確定第 一卡方檢驗統計量；

當第一卡方檢驗統計量小于等于第一閾值時，繼續執行。