[发明专利]一种捷联惯导初始对准中重力扰动的补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于初始对准中误差补偿领域，具体涉及一种捷联惯导初始对准中重力扰动的补偿方法。 

背景技术

初始对准是捷联惯性导航系统关键技术之一。初始对准精度直接影响捷联惯性导航系统的工作精度。捷联惯性导航系统初始对准的主要目的是建立姿态矩阵的初值，初始对准中通过初始对准状态空间模型，利用卡尔曼滤波将初始失准角状态估计出来并用以校正姿态矩阵。传统的对准过程包括粗对准和精对准两个阶段，首先用粗对准模型粗略估计出失准角的大小，然后再利用精对准模型估计出失准角的大小而实现精对准。捷联惯性导航系统的严格数学误差模型是一组非线性微分方程，而实际粗对准的失准角在很多情况下为大角度，因此采用非线性模型更能真实的反映误差传播特性。 

惯性导航解算时通常用的是正常重力值，正常重力值是将地球近似为一个质量均匀的旋转椭球模型而得到的重力值；而实际由于地球内部质量分布不均匀，重力矢量包括正常重力和重力扰动。由于不同地区地球内部质量分布不同，这些重力扰动在地表或者海平面上是变化的。惯性加速度计不能区分地球重力的切线方向分量和机体的水平加速度，因此这些重力扰动会引起惯导系统解算误差。在惯性导航中，使用加速度计测量载体位置的比力矢量，比力矢量是测量点绝对加速度与重力加速度之差为：从测得的比力中补偿掉引力加速度，就可以得到载体的绝对加速度，再根据绝对加速度和相对加速度的关系，惯导系统可进一步求得载体的相对速度、位置。显然，如果航迹上的重力加速度不能真实的反映实际重力加速度，那么将会导致测量点加速度的误差，进一步导致导航解算误差。随着惯性器件精度不断提高与高精度惯性导航系统需求的发展,重力扰动成为高精度惯导初始对准的一项主要误差源。初始对准的精度的高低直接影响到惯性导航的精度，要实现高精度的惯性导航有必要补偿初始对准中的重力扰动。 

发明内容

本发明的目的是为了提高初始对准的精度，补偿初始对准时存在的重力扰动，提出用地球重力场模型EGM2008计算重力扰动并加以补偿的捷联惯导初始对准中重力扰动的补偿方法。 

本发明的目的是这样实现的： 

(1)采集光纤陀螺仪输出的角速度数据和石英加速度计输出的加速度数据； 

(2)通过重力扰动位计算对准地点的重力扰动值，对石英加速度计的输出加速度数据进 行补偿； 

(3)采用解析法来完成粗对准，通过初始矩阵确定载体的姿态信息即纵摇角、横摇角、航向角，其中b代表载体坐标系，n′代表计算导航坐标系； 

(4)选取滤波初始值 

x^0=E[x0],P0=E[(x0-x^0)(x0-x^0)T],]]>

其中x₀为状态变量的初值,P₀为状态变量的初始误差协方差矩阵； 

(5)利用无迹卡尔曼滤波方法进行滤波，估计出平台失准角； 

(6)利用估计出来的平台失准角修正系统的捷联初始矩阵得到精确的初始捷联矩阵即从而完成精确的初始对准。 

重力扰动位T(ρ,L,λ)，