[發(fā)明專利]一種適用于晃動基座的慣性/星光組合導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011471925.6
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112729335A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊艷強(qiáng);宋凝芳;龐陽;潘雄
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京航智知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

本發(fā)明公開了一種適用于晃動基座的慣性/星光組合導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)定方法，在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中，采用東?北?天地理坐標(biāo)系為導(dǎo)航坐標(biāo)系；將慣組、星敏感器安裝在載體上，慣組統(tǒng)經(jīng)過導(dǎo)航解算輸出載體的位置、速度和姿態(tài)信息，星敏感器輸出載體的姿態(tài)信息；將慣組輸出的姿態(tài)矩陣與星敏感器輸出的姿態(tài)矩陣相乘，從中提取三個姿態(tài)角信息作為量測信息；將獲得的量測信息送入導(dǎo)航濾波器進(jìn)行濾波計(jì)算，對慣性/星光組合導(dǎo)航系統(tǒng)的狀態(tài)信息進(jìn)行估計(jì)；最后利用所獲得的系統(tǒng)誤差估計(jì)值對慣組誤差和星敏感器輸出姿態(tài)誤差進(jìn)行校正，上述標(biāo)定方法能夠屏蔽載體相對當(dāng)?shù)氐乩硐档幕蝿樱瑢?shí)現(xiàn)晃動基座下慣性/星光組合導(dǎo)航系統(tǒng)的安裝誤差的在線標(biāo)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及慣性儀表在線標(biāo)校技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于晃動基座的慣性/星光組合導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)定方法。

背景技術(shù)

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)以其自主性、隱蔽性和精確性的優(yōu)勢，在海、陸、空、天等多個領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。慣組(即慣性器件)誤差隨時間、環(huán)境等因素的變化而改變，時變的慣組誤差會嚴(yán)重影響INS的導(dǎo)航定位精度。因此，如何對時變的慣組誤差進(jìn)行在線實(shí)時標(biāo)校是導(dǎo)航領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

慣性/星光組合導(dǎo)航是一種典型的全自主組合導(dǎo)航方式。星敏感器可以測量載體慣性系下的姿態(tài)，慣組可以測量載體位置、速度、姿態(tài)等完備的導(dǎo)航信息。星敏感器與慣組組合，利用星光信息對慣組的累積誤差進(jìn)行補(bǔ)償，對組合導(dǎo)航的姿態(tài)信息進(jìn)行修正，可彌補(bǔ)單一導(dǎo)航方式的不足，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)長避短、優(yōu)勢互補(bǔ)，具有導(dǎo)航信息完備、自主性高、隱蔽性好、精度高等優(yōu)點(diǎn)，是組合導(dǎo)航系統(tǒng)的典型代表，尤其在遙感衛(wèi)星、深空探測器等系統(tǒng)的高精度全自主導(dǎo)航中占據(jù)重要地位，是導(dǎo)航領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

慣組在實(shí)驗(yàn)室完成標(biāo)定后，若不對陀螺和加速度計(jì)重新拆裝，則二者的安裝偏角是基本保持不變的。然而，陀螺漂移和加速度計(jì)零位會隨著時間發(fā)生改變，特別是經(jīng)過較長時間后，陀螺漂移和加速度計(jì)零偏會相對于標(biāo)定值產(chǎn)生很大差異，因此，通常需要固定周期對慣組進(jìn)行重新標(biāo)定。

由于星敏感器的測量精度高且誤差不隨時間積累，其定姿精度可以達(dá)到角秒級，因此，可以通過星敏感器高精度姿態(tài)信息對慣組進(jìn)行在線標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)慣組性能的長時間保持。然而，傳統(tǒng)的慣性/星光組合通常需要將慣性系下的星光姿態(tài)信息轉(zhuǎn)換到導(dǎo)航坐標(biāo)系，再與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行姿態(tài)組合。由于姿態(tài)信息在轉(zhuǎn)換過程中通常需要引入地理位置信息，因此會不可避免地引入轉(zhuǎn)換誤差，從而無法充分發(fā)揮高精度星光姿態(tài)信息對慣性導(dǎo)航誤差的修正作用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種適用于晃動基座的慣性/星光組合導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)定方法，用以實(shí)現(xiàn)晃動基座下慣性/星光組合導(dǎo)航系統(tǒng)的安裝誤差的在線標(biāo)定。

本發(fā)明提供的一種適用于晃動基座的慣性/星光組合導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)定方法，包括如下步驟：

S1：建立慣組誤差模型，包括位置誤差方程、速度誤差方程和姿態(tài)誤差方程；

S2：建立慣性/星光組合導(dǎo)航系統(tǒng)誤差模型；

S3：根據(jù)所述慣組誤差模型和所述慣性/星光組合導(dǎo)航系統(tǒng)誤差模型，建立慣性/星光組合導(dǎo)航系統(tǒng)的狀態(tài)向量和狀態(tài)方程；

S4：結(jié)合所述慣組誤差模型和所述慣性/星光組合導(dǎo)航系統(tǒng)的狀態(tài)方程，將所述速度誤差方程和所述姿態(tài)誤差方程從b系轉(zhuǎn)換到i系；其中，b系為慣組本體系，i系為慣性系；

S5：根據(jù)i系下的速度誤差方程和姿態(tài)誤差方程，建立關(guān)于速度與姿態(tài)的量測信息；

S6：將所述量測信息輸入導(dǎo)航濾波器，對所述慣性/星光組合導(dǎo)航系統(tǒng)的狀態(tài)信息進(jìn)行估計(jì)，利用獲得的系統(tǒng)誤差估計(jì)值對慣組誤差和星敏感器輸出的姿態(tài)誤差進(jìn)行校正。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明提供的上述適用于晃動基座的慣性/星光組合導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)定方法中，步驟S1，建立慣組誤差模型，具體包括：