[发明专利]捷联式航空重力仪测量参数置信度评估方法

权利要求书

1.一种捷联式航空重力仪测量参数置信度评估方法，其特征在于，该方法包括：

(1)捷联式航空重力仪传感器精度和稳定性评估：通过起飞前和返航后的静态数据取得加速度计和陀螺的静态精度，同时可以获得各自经过该航次飞行后的漂移量和随时间的漂移系数，上述参数反映了捷联式航空重力仪中传感器的精度和稳定性，是表征系统数据源的精度指标；

(2)捷联式航空重力仪初始对准精度评估：运用t检验法来验证在一定的显著性水平下起飞前和返航后捷联式航空重力仪的对准结果残差序列均值是否为0，分别计算起飞前和返航后初始对准正态分布相似度和相似参考值，进而求取起飞前和返航后的初始对准误差正态分布相似比；经过飞行测试，记录数据采集结束时刻的纯惯性导航的位置误差和速度误差；上述初始对准误差正态分布相似比以及纯惯性导航的位置误差和速度误差均能间接反映初始对准的精度；

(3)捷联式航空重力仪组合导航精度评估：构造一组残差序列，残差的值为GPS的位置速度值与组合导航结果的位置速度值之差，在一定的显著性水平下可以估计方差的置信度区间，置信区间长度的一半为在此置信度下的组合导航位置、速度精度；组合导航的姿态精度采用在返航后重新对准结束时刻的组合导航姿态和重新对准的姿态差值来进行评估；

(4)载体加速度求取精度评估：取起飞前和返航后的GPS所测得的加速度序列，验证这个序列是否满足均值为0的正态分布，即在一定显著性水平下对这个样本序列的均值进行是否等于0的假设检验；运用t检验法来验证在一定的显著性水平下起飞前和返航后的载体加速度序列均值是否为0，分别获得载体加速度序列的正态相似度和正态参考值，所述正态相似度和正态参考值反映了GPS测量载体加速度的统计特性；

(5)各评估参数的融合：通过传感器精度和稳定性反映测量数据源的置信度，并由测量过程中的性能参数来反映测量过程的数据采集和计算置信度，从而计算最终测量结果即重力异常的置信度指标；分别计算加速度计、陀螺、初始对准、组合导航和载体加速度精度的置信度，最后对所求的置信度进行相应权重的分配，获得捷联式航空重力仪传感器的置信度评估。

2.根据权利要求1所述的捷联式航空重力仪测量参数置信度评估方法，其特征在于，所述步骤(4)中，静态时载体加速度序列的均值采用点估计来完成；在动态情况下，载体加速度的精度比静态的精度要差，误差放大系数取为基站和移动站对应卫星的信噪比序列的均值的比值。

3.根据权利要求1所述的捷联式航空重力仪测量参数置信度评估方法，其特征在于，所述步骤(1)中评估所采用的数据源为起飞前和返航后地面静态数据，采集的时间为30分钟，其采用的数字滤波器为100秒滑动平均；加速度计精度和稳定性评估中利用了飞机停机位的准确重力参考值。

4.根据权利要求1所述的捷联式航空重力仪测量参数置信度评估方法，其特征在于，所述步骤(2)中的评估采用了卡尔曼滤波的状态残差，并对这个残差序列以假设检验的方式对对准的结果进行评估。

5.根据权利要求1所述的捷联式航空重力仪测量参数置信度评估方法，其特征在于，所述步骤(5)的计算过程如下：

5.1计算加速度计的置信度水平：

αa1=k11×d‾1ad1a+k12×d‾2ad2a+k13×E‾aEa+k14×s‾1as1a+k15s‾2as2a]]>

αa=k16×αa1+k17×E‾aEa;]]>

5.2计算陀螺的置信度水平：

αg1=k21×d‾1gd1g+k22×d‾2gd2g+k23×E‾gEg+k24×s‾1gs1g+k25s‾2gs2g]]>

αg=k26×αg1+k27×E‾gEg;]]>

5.3计算初始对准的置信度水平：

αf=k31×t‾f1tf1+k32×t‾f2tf2+k33×δp‾δp+k34×s‾1as1a;]]>

5.4计算组合导航的置信度水平：

αI1=k41×δp‾δp+k42×δv‾δv]]>

αI2=k43×δA‾δA+k44×δH‾δH]]>

α_I＝k₄₅×α_I1+k₄₆×α_I2；

5.5计算载体加速度的置信度水平：

αk=k51×t‾k1tk1+k52×t‾k2tk2+k53×ξ‾sξs;]]>

5.6计算重力异常的置信度水平：

α=k61×(k611×αa+k612×αg+k613×αf+k614×αI)+1τ×k62×αk;]]>

其中，具体的权重比数值为：

k₁₁＝0.4，k₁₂＝0.4，k₁₃＝0.1，k₁₄＝0.005，k₁₅＝0.005，k₁₆＝0.9，k₁₇＝0.1，k₂₁＝0.4，k₂₂＝0.4，k₂₃＝0.1，k₂₄＝0.005，k₂₅＝0.005，k₂₆＝0.9，k₂₇＝0.1，k₃₁＝0.1，k₃₂＝0.1，k₃₃＝0.4，k₃₄＝0.4，k₄₁＝0.5，k₄₂＝0.5，k₄₃＝0.5，k₄₄＝0.5，k₄₅＝0.3，k₄₆＝0.7，k₅₁＝0.1，k₅₂＝0.1，k₅₃＝0.8，k₆₁＝0.5，k611=0.4,]]>k612=0.4,]]>k613=0.1,]]>k614=0.1,]]>k₆₂＝0.5

各参数的含义：

起飞前加速度计精度参考值；

d_1a：起飞前加速度计精度测量值；

返航后加速度计精度参考值；

d_2a：返航后加速度计精度测量值；

加速度计漂移量精度参考值；

E_a：加速度计漂移量精度测量值；

加速度计漂移系数精度参考值；

ρ_a：加速度计漂移系数精度测量值；

起飞前加速度计稳定性精度参考值；

s_1a：起飞前加速度计稳定性精度测量值；

返航后加速度计稳定性精度参考值；

s_2a：返航后加速度计稳定性精度测量值；

起飞前陀螺精度参考值；

d_1g：起飞前陀螺精度测量值；

返航后陀螺精度参考值；

d_2g：返航后陀螺精度测量值；

陀螺漂移量精度参考值；

E_g：陀螺漂移量精度测量值；

陀螺漂移系数精度参考值；

ρ_a：陀螺漂移系数精度测量值；

起飞前陀螺稳定性精度参考值；

s_1g：起飞前陀螺稳定性精度测量值；

返航后陀螺稳定性精度参考值；

s_2g：返航后陀螺稳定性精度测量值；

起飞前初始对准残差正态分布相似比指标参考值；

起飞前初始对准残差正态分布相似比指标测量值；

返航后重新对准残差正态分布相似比指标参考值；

返航后重新对准残差正态分布相似比指标测量值；

飞行结束时刻的位置误差参考值；

δp：飞行结束时刻的位置误差测量值；

飞行结束时刻的速度误差参考值；

δv：飞行结束时刻的速度误差测量值；

组合导航的位置精度参考值；

λ_p：组合导航的位置精度测量值；

组合导航的速度精度参考值；

λ_v：组合导航的速度精度测量值；

飞行过程的姿态保持精度参考值；

δA：飞行过程的姿态保持精度测量值；

飞行过程航向保持精度参考值；

δH：飞行过程航向保持精度测量值；

起飞前载体加速度序列的正态相似比参考值；

起飞前载体加速度序列的正态相似比测量值；

返航后载体加速度序列的正态相似比参考值；

返航后载体加速度序列的正态相似比测量值；

载体静态加速度的精度参考值；

ξ_s：载体静态加速度的精度测量值；

τ：载体动态加速度与静态加速度的比值。