[发明专利]提高船用光纤陀螺捷联惯导系统定位精度的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种位置测量技术，特别是涉及一种提高捷联惯导系统定位 精度的技术，尤其涉及一种船用光纤陀螺捷联惯导系统精度提高的技术。

(二)背景技术

捷联惯导系统是将惯性敏感元件直接固联在载体上，用计算机软件提供的数 学平台来完成导航平台的功能的导航系统。与平台惯导系统相比具有体积小，重 量轻，成本低，便于安装、维护以及更换，可靠性高等优点。由于捷联惯导系统 的这些优点，它正在逐步超越平台惯导系统，成为一种应用广泛的导航系统。对 于船用捷联惯导系统来说，由于船的航行时间一般比较长，而捷联惯导系统的定 位误差随时间发散，利用外部信息通过卡尔曼滤波对捷联惯导系统的定位进行校 正是一种有效地提高捷联惯导定位精度的方法。在使用传统的卡尔曼滤波进行估 计时，外辅信息的随机干扰信号统计特性是必须为已知的，然而对于一个实际系 统，外辅信息的干扰往往是不确定的或(和)信号的统计特性不完全已知的情况， 这些不确定因素使得传统的卡尔曼滤波估计精度大大降低，严重时会引起滤波发 散。因此，提供一种能够在外辅导航设备噪声特性不确定或噪声特性发生变化 时，还能够准确估计捷联惯导系统的定位误差，来提高捷联惯导系统定位精度的 方法是非常有意义的。

Krein空间是一种常用的完备的不定度规空间，它和Hilbert空间在某些基本 规则上是不一样的，而且它包含了长度为零的非零向量，包含这些非零向量的子 空间又垂直于所有的在这个子空间中的向量。研究表明Krein空间中的线性估计 对卡尔曼滤波是适用的，而且在Krein空间中建立的卡尔曼滤波方程中的量测噪 声的协方差是不定的，这与Hilbert空间中的卡尔曼滤波方程是不一样的。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高捷联惯导系统的定位精度的一种提高 船用光纤陀螺捷联惯导系统定位精度的方法。

本发明的目的是这样实现的：本发明包括下列步骤：

(1)光纤陀螺捷联惯导系统预热后采集光纤陀螺和石英挠性加速度计的输出 数据；

(2)根据光纤陀螺和石英挠性加速度计的输出计算出初始的捷联矩阵，完成 初始对准，捷联惯导系统进入导航状态，导航计算机进行导航解算，输出船的姿 态、速度和位置；

(3)根据系统的误差模型建立动基座下系统的状态方程和观测方程；

(4)对步骤(3)所建立的状态方程和观测方程进行离散化，建立Krein空间 下的系统的卡尔曼滤波方程，把GPS接收机提供的速度信息运用到卡尔曼滤波 方程中进行滤波计算；

(5)根据步骤(4)估计出的捷联惯导系统的纬度误差和经度误差在导航过 程中进行补偿。

本发明还可以包括如下特征：

1、所述的初始的捷联矩阵C_bⁿ为

其中为载体的航向角，θ为载体的横摇角，γ为载体的纵摇角。

2、所述的建立动基座下系统的状态方程和观测方程的步骤包括：

使用一阶线性随即微分方程来描述捷联惯导系统的状态方程和量测方程如 下：

X·(t)=F(t)X(t)+G(t)W(t)]]>

Z(t)＝H(t)X(t)+v(t)

其中X(t)为t时刻系统的状态向量、F(t)和G(t)分别为系统的状态矩阵和 噪声矩阵、W(t)为系统的噪声向量；Z(t)表示t时刻系统的量测向量；H(t)表 示系统的量测矩阵；v(t)表示系统的量测噪声；

系统的状态向量为

系统的白噪声向量为：