[發明專利]一種慣性導航系統精對準方法

有效

• 申請號: 202111410043.3
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN114216480B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 王秋瀅;劉凱悅;黃平宇;孫大軍;張殿倫;張碩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種慣性導航系統精對準方法，包括初始化INS/GPS系統；采集INS和GPS的輸出數據；對慣性組件輸出進行導航解算，以位置誤差為觀測量，INS導航誤差為狀態量，進行卡爾曼濾波時間更新；根據時間更新結果計算新息二階矩，與判決條件進行比較，當滿足判決條件時，使用自適應因子計算k時刻量測噪聲陣，否則，基于Allan方差估計k時刻量測噪聲陣；依據k時刻量測噪聲陣進行卡爾曼濾波量測更新，對INS導航誤差進行估計，補償INS失準角，提高初始對準精度。本發明解決了受工況影響測量噪聲發生變化時姿態角估計不準確問題，消除了由變化測量噪聲引起的初始對準誤差，提高INS定位精度。

技術領域

本發明屬于慣性技術領域，涉及一種慣性導航系統精對準方法，特別是一種基于新息檢測進行自適應方法調整的慣性導航系統精對準方法。

背景技術

初始對準是為慣性導航系統(Inertial?Navigation?System，INS)提供初始姿態角，對準精度和對準時間是影響INS系統后續工作性能的兩項重要指標。初始對準分粗對準和精對準兩個階段：粗對準階段粗略估計初始姿態角；精對準在粗對準基礎上提高對準精度，因此初始對準最終精度主要與精對準精度有關?；贕PS輔助的INS精對準方法以GPS位置信息為基準，獲取INS位置誤差，根據INS誤差模型，通過卡爾曼濾波對INS姿態角校正。然而，受工況影響，INS測量噪聲統計特性隨時間發生變化，導致卡爾曼濾波的量測噪聲陣不適用，影響卡爾曼濾波性能，降低INS失準角的估計精度，進而影響INS初始對準精度。

授權號為CN107479076B的中國發明專利在2017年8月8日公開的《一種動基座下聯合濾波初始對準方法》中，提出了一種根據失準角判決門限實現無跡卡爾曼濾波和卡爾曼濾波算法切換的INS初始對準方法，縮短了對準時間。公開號為CN112857398A的中國發明專利在2021年05月28日公開的《一種系泊狀態下艦船的快速初始對準方法》中，對初始對準誤差模型進行了改進，利用四元數無味估計器進行濾波估計，提升對準精度?！段錆h大學學報·信息科學版》期刊2020年45卷7期，由查峰等人撰寫的《一種改進的捷聯慣導參數辨識初始對準方法》一文中，采用泰勒展開方式對地球自轉角的三角函數進行高階近似，減少因地球自轉角的正弦函數一階近似對參數辨識模型的影響，提高初始對準精度?！吨袊鴳T性技術學報》期刊2020年28卷6期，由徐博等人撰寫的《基于粒子群優化的艦船捷聯慣導初始對準方法》一文中，提出了一種基于慣性系的粒子群算法優化方法，降低艦船基座搖擺對對準性能影響，提高航向角誤差收斂速度，縮短對準時間。《IEEE?TRANSACTIONS?ONINSTRUMENTATION?AND?MEASUREMENT》期刊2020年69卷10期，由Yusen?Lin等人撰寫的《AnImproved?MCMC-Based?Particle?Filter?for?GPS-Aided?SINS?In-Motion?InitialAlignment》一文中，提出了一種改進的基于馬爾科夫鏈蒙特卡羅的粒子濾波算法，通過避免粒子濾波中的粒子退化和粒子貧化現象，提高濾波精度，減少計算量，縮短對準時間?！禝EEE?TRANSACTIONS?ON?INSTRUMENTATION?AND?MEASUREMENT》期刊2020年70卷，由Xiaoren?Zhou等人撰寫的《A?Robust?Quaternion?Kalman?Filter?Method?for?MIMU/GPSIn-Motion?Alignment》一文中，提出了一種新的魯棒四元數卡爾曼濾波算法，消除GPS異常值對對準精度的影響。以上技術都通過改進濾波模型或改變濾波方法的角度，提高初始對準精度、縮短對準時間，增加了算法的復雜度。

發明內容

針對上述現有技術，本發明要解決的技術問題是提供一種基于新息檢測進行自適應方法調整的慣性導航系統精對準方法，解決測量噪聲發生變化情況下的姿態角估計不準確問題,消除由變化測量噪聲引起的初始對準誤差。

為解決上述技術問題，本發明的一種慣性導航系統精對準方法，包括以下步驟：

步驟一：初始化INS/GPS組合系統；