[發明專利]一種SINS/偏振光組合導航初始對準濾波方法

有效

• 申請號: 202110432326.1
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113137977B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 曹松銀;高紅蓮;張遠飛;尤杰
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

1.一種SINS/偏振光組合導航初始對準濾波方法，其特征在于：包括，

建立捷聯慣性導航非線性狀態方程，作為SINS/偏振光組合導航狀態方程；

以導航系的水平速度誤差為觀測量，建立基于偏振信息的非線性觀測方程；

將偏振量測信息增廣至SINS的觀測方程中，得到SINS/偏振光組合導航系統非線性誤差狀態模型，并將其離散化形成非線性離散系統模型；

根據所述非線性離散系統模型構建自適應平滑變結構濾波器，結合導航計算機采集、計算慣性器件和偏振光傳感器輸出信息以完成初始對準；

所述慣性導航非線性狀態方程包括，

其中，

Ω_N＝w_ie cosL，Ω_U＝w_iesinL

其中，是載體坐標系到導航坐標系的姿態轉換矩陣，由的前兩行和前兩列構成，δV_E，δV_N是兩個水平方向上的速度誤差，φ_E，φ_N，φ_U是是東北天方向的三個失準角，Δ_x，Δ_y是水平軸上的加速度計偏差，ε_x，ε_y，ε_z是三軸上的陀螺漂移，Ω_N，Ω_U分別為北向和天向地球自轉角速度分量，是b系下水平軸上的加速度計零偏，是b系下三軸上的陀螺漂移，L為載體所在地理位置上的緯度，R為地球半徑，為地球加速度在b系下沿三個軸的分量，w_ie為地球自轉角速度，為地球自轉角速度在b系下沿三個軸的分量；

所述觀測方程包括，

Z_v＝H_vx+η_v

H_v＝[I_2×2 0_2×8]

其中，η_v為SINS的觀測噪聲；

所述偏振信息的非線性觀測方程包括，

Z_p＝l_p(x)+η_p

其中，是偏振光觀測量，η_P＝δP^b是載體坐標系下太陽矢量誤差，是關于三個失準角的非線性函數，是載體坐標系到計算導航坐標系的姿態轉換矩陣，是實際導航坐標系到計算導航坐標系間的姿態轉換矩陣，P^b是載體坐標系的太陽矢量，Pⁿ是導航系下的太陽矢量；

其中，分別是兩個相互垂直的坐標系α₁，α₂系下的太陽偏振角，是從α₁系到b系的坐標轉換矩陣；

計算SVSF增益K_k+1，包括，

A＝|e_z，k+1|k|+γ|e_z，k|k|

其中，為向量內積運算符，e_z，k+1|k為先驗量測誤差變量，e_z，k|k為量測誤差變量，M_k+1為正定常矩陣，為R_k+1計算得到的估計值，ψ_k+1為平滑有界層寬度，收斂率為γ，γ取0到1之間；

由和增益K_k+1可得后驗狀態估計：

更新量測估計：

時間和量測不斷更新的過程即為自適應平滑變結構濾波算法的整個過程。

2.根據權利要求1所述的SINS/偏振光組合導航初始對準濾波方法，其特征在于：將所述基于偏振信息的觀測方程增至捷聯慣導觀測方程中得到所述SINS/偏振光組合導航系統觀測方程，如下，

Z＝h(x)+η

其中，由此得到SINS/偏振光組合導航系統非線性誤差狀態模型。