[發(fā)明專利]一種基于地球坐標系和右群狀態(tài)誤差定義的SINS/USBL組合導(dǎo)航方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202211060602.7 | 申請日： | 2022-08-31 |
| 公開（公告）號： | CN115307631A | 公開（公告）日： | 2022-11-08 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 徐博;郭瑜;趙玉新;丁文婧;張偉;戴曉強;趙強 | 申請（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工程大學(xué) |
| 主分類號： | G01C21/16 | 分類號： | G01C21/16;G01C21/20;G01S5/02 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 150001 黑龍江省哈爾濱市南崗區(qū)*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 地球 坐標系 狀態(tài) 誤差 定義 sins usbl 組合 導(dǎo)航 方法 | ||
本發(fā)明屬于組合導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于地球坐標系和右群狀態(tài)誤差定義的SINS/USBL組合導(dǎo)航方法。本發(fā)明利用地球坐標系下的機械編排，使得導(dǎo)航系統(tǒng)具備無切換全球?qū)Ш侥芰Γ焕美钊豪碚摱x新的誤差并推導(dǎo)相應(yīng)的誤差模型，使得在較大的初始失準角的情況下，采用線性模型和線性濾波器就可以對大初始導(dǎo)航誤差進行準確估計，并且在任意載體機動條件下都可以保證姿態(tài)誤差、速度誤差和位置誤差的可觀測性。本發(fā)明通過建立虛擬觀測方程來解決在大初始失準角條件下，由于USBL的數(shù)據(jù)更新頻率低而導(dǎo)致的嚴重降低收斂速度及估計精度的問題。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于組合導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于地球坐標系和右群狀態(tài)誤差定義的SINS/USBL組合導(dǎo)航方法。
背景技術(shù)
目前已有的捷聯(lián)慣導(dǎo)/超短基線(SINS/USBL)組合導(dǎo)航系統(tǒng)多是采用基于地理系下線性近似后的誤差模型。首先“東-北-天”地理系下的算法只適用于中低緯度地區(qū)不適用于極區(qū)。此外由于其推導(dǎo)過程中的線性近似使得不具備對大初始導(dǎo)航誤差的估計能力。而地球系下的慣導(dǎo)機械編排使得慣導(dǎo)具備無切換全球?qū)Ш侥芰Γ⑶疫@種機械編排計算的導(dǎo)航參數(shù)(姿態(tài)、速度和位置)構(gòu)成的動力學(xué)模型已被證明滿足“群仿射”性質(zhì)。在這種性質(zhì)的條件下，利用李群理論定義右群狀態(tài)誤差向量，可以推導(dǎo)一種新的線性SINS/USBL誤差模型，能夠更準確地描述導(dǎo)航過程中的誤差傳播。該誤差模型最大的優(yōu)點是能夠處理大的初始對準角，在存在大導(dǎo)航誤差的情況下利用線性誤差模型仍可以對誤差進行準確描述，從而準確估計誤差。最后，考慮到USBL測量更新頻率較低，提出了一種構(gòu)建虛擬觀測方程的方法，以加快算法在大初始對準角下的誤差收斂速度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠應(yīng)對由于初始對準效果差或初始對準中斷導(dǎo)致的大初始姿態(tài)誤差的情況的一種基于地球坐標系和右群狀態(tài)誤差定義的SINS/USBL組合導(dǎo)航方法。
一種基于地球坐標系和右群狀態(tài)誤差定義的SINS/USBL組合導(dǎo)航方法，包括以下步驟：
步驟1：在地球坐標系下對SINS進行純慣性導(dǎo)航解算，得到導(dǎo)航參數(shù)和
其中，表示從載體坐標系到地球坐標系的姿態(tài)矩陣；表示載體相對于慣性坐標系在地球坐標系下的速度；表示載體在地球坐標系下的位置；
步驟2：獲取當(dāng)前時刻USBL測量結(jié)果，并與上一時刻對比；如果當(dāng)前時刻USBL測量結(jié)果更新，則執(zhí)行步驟3；如果當(dāng)前時刻USBL測量結(jié)果沒有更新，則執(zhí)行步驟4；
步驟3：利用SINS/USBL組合導(dǎo)航系統(tǒng)模型估算導(dǎo)航誤差，得到后，執(zhí)行步驟5；
SINS/USBL組合導(dǎo)航系統(tǒng)模型為：
其中，表示姿態(tài)誤差角估計值，表示速度誤差向量估計值，表示位置誤差向量估計值；表示常值漂移，表示常值零偏；“×”表示向量叉乘運算；和是隨機噪聲；表示USBL中應(yīng)答器的位置；為矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣，為從載體坐標系到USBL基陣坐標系的姿態(tài)變換矩陣；V表示USBL的測量噪聲；
步驟4：利用虛擬觀測方程估算導(dǎo)航誤差，得到后，執(zhí)行步驟5；
虛擬觀測方程為：
Xk＝Fk,k-1Xk-1+Gk-1Wk-1
其中，公式中矩陣向量的下標表示采樣次數(shù)，當(dāng)前時刻為t，t＝kT，T為采樣間隔，k為當(dāng)前采樣次數(shù)；k-i為USBL測量結(jié)果上一次更新時對應(yīng)的采樣次數(shù)；
矩陣向量
步驟5：利用導(dǎo)航誤差的估計值對導(dǎo)航參數(shù)進行校正，輸出精確導(dǎo)航參數(shù)
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于哈爾濱工程大學(xué)，未經(jīng)哈爾濱工程大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202211060602.7/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
