[发明专利]一种基于低精度微机电系统的捷联惯导系统初始对准方法

权利要求书

1.一种基于低精度微机电系统的捷联惯导系统初始对准方法，其特征在于，包括以下步骤： 

（1）根据加速度计输出获取载体坐标系b到水平坐标系b′的方向余弦矩阵

（2）以位置误差、速度误差和姿态误差为参数建立低精度微机电系统的捷联惯导系统粗对准卡尔曼滤波状态方程； 

（3）建立低精度微机电系统的捷联惯导系统粗对准的卡尔曼滤波量测方程； 

（4）根据卡尔曼滤波状态方程和量测方程进行第一次卡尔曼滤波，估计捷联惯导系统的误差，获取水平坐标系b′到计算地理坐标系t的方向余弦矩阵对载体姿态进行第一次修正； 

（5）建立捷联惯导系统精对准的卡尔曼滤波状态方程和量测方程； 

（6）利用卡尔曼滤波状态方程和量测方程进行第二次卡尔曼滤波；获取地理坐标系t到导航坐标系n的方向余弦矩阵对载体姿态进行第二次修正，得到微机电系统的捷联惯导系统的准确捷联矩阵

2.根据权利要求2所述的一种基于低精度微机电系统的捷联惯导系统初始对准方法，其特征在于：所述的载体坐标系b到水平坐标系b′的方向余弦矩阵为： 

其中是根据初始时刻东向加速度计的输出得到的，γ是根据初始时刻北向加速度计的输出得到的，

3.根据权利要求2述的一种基于低精度微机电系统的捷联惯导系统初始对准方法，其特征在于：所述的低精度微机电系统的捷联惯导系统粗对准卡尔曼滤波的状态方程的状态向量为： 

其中，捷联惯导系统输出的经度误差为δλ、纬度误差为和高度误差为δh；、载体在计算地理坐标系上的东向为北向和天向的速度误差，地理坐标系上的东向为E、北向为N和天向为U，上角标t表示计算地理坐标系，经过步骤1后剩余的载体东向纵摇误差角Φ_E、北向横摇误差角为Φ_N；Y代表的是载体的粗略航向角。 

4.根据权利要求3所述的一种基于低精度微机电系统的捷联惯导系统初始对准方法，其特征在于：所述的低精度微机电系统的捷联惯导系统粗对准的卡尔曼滤波量测方程为： 

Z₁=H₁X₁+V₁

其中，Z₁为卡尔曼滤波量测方程的量测向量；H₁为卡尔曼滤波量测方程的量测矩阵； 为微机电系统中心到GPS的天线相位中心的杆臂长度误差在计算地理坐标系上的投影； 

卡尔曼滤波量测方程的量测向量为： 

其中GPS输出的经度误差为纬度误差为和高度误差为在计算地理坐标系上的投影； 

卡尔曼滤波量测方程的量测矩阵为： 

H₁=[I_3×3 0_3×3 M_3×4] 

其中I_3×3为三阶单位阵： 

其中为微机电系统中心到GPS的天线相位中心的杆臂长度在计算地理坐标系上的投影。 

5.根据权利要求4所述的一种基于低精度MEMS捷联惯导系统的初始对准方法，其特征在于：所述的水平坐标系b′到计算地理坐标系t的方向余弦矩阵

其中，Φ_E、Φ_N、sinY和cosY分别是步骤（4）中卡尔曼滤波方法估计的输出值。 

对载体姿态进行第一次修正，即测量得到载体坐标系b到计算地理坐标系t的方向余弦矩阵为： 

。

6.根据权利要求5所述的一种基于低精度MEMS捷联惯导系统的初始对准方法，其特征 在于：所述的捷联惯导系统精对准的卡尔曼滤波状态方程的状态向量为： 

其中，捷联惯导系统输出的经度误差为δλ、纬度误差为和高度误差为δh；载体在导航坐标系上的东向为北向为和天向的速度误差；上角标n表示导航坐标系；经过步骤（4）修正后捷联惯导系统剩余的纵摇为ψ_E、横摇为ψ_N和航向误差角为ψ_U。 

7.根据权利要求6所述的一种基于低精度MEMS捷联惯导系统的初始对准方法，其特征在于：所述的计算地理坐标系t到导航坐标系n的方向余弦矩阵为： 

对载体姿态的第二次修正，即测量得到载体坐标系b到导航坐标系n的方向余弦矩阵为：