[发明专利]一种基于重力视运动的SINS自对准与纬度计算方法有效

专利信息
申请号: 201410549590.3 申请日: 2014-10-16
公开(公告)号: CN104296780A 公开(公告)日: 2015-01-21
发明(设计)人: 刘锡祥;赵玉;宋清;杨燕;刘贤俊;刘志鹏 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: G01C25/00 分类号: G01C25/00;G01C21/16
代理公司: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 李昊
地址: 214000 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 重力 运动 sins 对准 纬度 计算方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种基于重力视运动的SINS初始对准与纬度计算方法,适用于载机无线运动、摇摆条件下的初始对准对准,对准过程中不需要任何外部参考信息,且在对准过程中,可以完成纬度的计算,属于导航算法的技术领域。

背景技术

对于基于积分工作方式的惯性导航系统而言,初始对准是其工作的前提和基础,也是INS的关键和难点技术之一。具体针对SINS而言,初始对准是指获取载体系b与导航系n之间的姿态矩阵。在诸多的SINS初始对准方法中,自对准技术因不需要利用外部参考导航信息而被广泛研究与关注。常用的自对准方法包括有:基于重力加速度与地球自转角速度的解析法对准、基于罗经效应的罗经法对准、基于零速约束与Kalman滤波技术的零速对准等。

然而上述方法在晃动基座上进行初始对准时,均存在抗干扰能力不足的缺点。如在晃动基座上,因地球自转角速度完全淹没在陀螺噪声中,无法完成对准。

此外,上述方法在初始对准过程中均需要利用外部位置信息。如解析对准需要利用纬度信息对地球自转角速度进行分解;罗经法与零速对准中,需要位置信息构成SINS解算回路。

发明内容

发明目的:本发明的目的在于在未知纬度信息的条件下,完全利用惯性仪表自身的测量数据,完成SINS的初始对准,并获取纬度信息以供后续导航解算。

技术方案:本发明所述的基于重力视运动的SINS自对准与纬度计算方法,

本发明与现有技术相比,其有益效果是:1)初始对准过程中,不需要外部参考辅助导航信息;2)加速度计测量噪声不需要通过速度积分方法进行平滑,而是通过参数辨识与重构方法进行去除;3)用于初始对准的三个向量实际包含了对准过程中所有量测值的信息,而非仅三个时间点;4)对准结束过程以及对准结束后,可对外输出参考维度信息,用于SINS的导航解算或其他设备使用。

附图说明

图1为本发明使用的重力视运动示意图;

图2为本发明使用的重力视运动圆锥中心轴求解示意图;

图3为本发明失准角误差估计误差图;

图4为本发明纬度计算误差图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例:

本发明针对惯性系中重力视运动构成的圆锥体,利用陀螺仪和加速度计测量值构建重力视运动向量,利用参数辨识与重构方法消除仪表随机噪声的影响,利用三个时刻的重力视运动向量求取重力视运动锥体底圆的中心点坐标以及底圆半径,并构建锥体中心轴向量,通过向量运算方法完成初始对准,根据锥体中各向量几何关系完成纬度计算。

下面结合附图对本发明实施方法做更详细地描述:

图1为本发明使用的重力视运动示意图,在惯性系中观察随地球自转的某点的重力加速度指向与大小的变化,构成该圆锥。

利用陀螺仪和加速度计具体获得图1中圆锥的各重力视运动向量,具体包括如下步骤:

凝固初始时刻t0的载体坐标系b为惯性坐标系得到初始时刻b系与系间姿态矩阵为I为3×3的单位矩阵;

利用陀螺仪的测量值跟踪b系与系的变化:

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