[发明专利]一种能够估计和补偿机翼挠曲变形的传递对准方法

说明书

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，特别是一种能够估计和补偿机翼挠曲变形的传递对准方法。

背景技术

传递对准是指载体航行时，载体上需要对准的子惯导利用已对准好的主惯导的信息进行对准的一种方法。在传递对准研究中，为了体现某一特定匹配方法的有效性，通常不考虑载体挠曲变形的影响，认为载体是一绝对的刚体，而在实际中这种假设是不成立的。

挠曲变形是指机翼本身并非刚体，在外力和外力矩、气动载荷、湍流的作用下产生变形和结构振动的现象。这些现象对传递对准的精度影响相当大，必须在方程编排中予以考虑。载体在飞行过程中的挠曲变形主要有两种，一种是在机动动作时产生的挠性慢变形，另一种是载体内部振源或阵风等使载体产生的振动变形。如果忽略载体的挠曲变形，利用卡尔曼滤波进行状态估计时就不用考虑挠曲变形角，从而减少滤波器的维数。但这种近似在载体振幅较大的时候产生的误差会很大。因此，如何估计和补偿机翼挠曲变形，是现在传递对准技术研究的重点。

文献《一种快速传递对准的方法》中提出了一种速度+姿态匹配方式的传递对准方法，但在考虑机翼挠曲变形时，这种匹配方式已不再适用。经过仿真发现，利用速度+姿态匹配方式进行卡尔曼滤波时，安装误差角的估计误差很大，显然这种方法对于安装误差角和机翼挠曲变形角的估计已经失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对准速度快、精度高且能够估计和补偿机翼挠曲变形的传递对准方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种能够估计和补偿机翼挠曲变形的传递对准方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将主惯导系统的导航信息即速度、姿态和位置装订给子惯导系统完成粗对准；

步骤2，根据主惯导系统发送给子惯导系统的速度与姿态信息、子惯导系统自身的速度与姿态信息构造观测量；

步骤3，将机翼挠曲变形模型的变量引入状态方程中，采用速度加量测失准角的匹配方式建立系统状态方程和观测方程；

步骤4，采用卡尔曼滤波进行迭代解算，估计出子惯导系统的姿态失准角和速度误差，修正子惯导系统的速度和姿态，得到子惯导系统的初始导航信息，完成传递对准。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)相对于传统的速度+姿态匹配方式，本发明采用速度加量测失准角匹配方式估计和补偿机翼挠曲变形，具有对准速度快，对准精度高且可以更好的估计出机翼挠曲变形角；(2)采用速度加量测失准角匹配方式进行传递对准，具有形式简单、易于理解，可大大减小计算量的优点。

附图说明

图1为本发明能够估计和补偿机翼挠曲变形的传递对准方法工作流程图。

图2为本发明能够估计和补偿机翼挠曲变形的传递对准方法的X轴姿态角估计误差曲线。

图3为本发明能够估计和补偿机翼挠曲变形的传递对准方法的Y轴姿态角估计误差曲线。

图4为本发明能够估计和补偿机翼挠曲变形的传递对准方法的Z轴姿态角估计误差曲线。

图5为本发明能够估计和补偿机翼挠曲变形的传递对准方法的机翼挠曲变形实际值与估计值曲线。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。

结合图1，本发明能够估计和补偿机翼挠曲变形的传递对准方法，包括以下步骤：

步骤1，将主惯导系统的导航信息即速度、姿态和位置装订给子惯导系统完成粗对准，即将主惯导系统的速度、姿态、位置信息传输给子惯导系统，子惯导系统利用主惯导系统传输的信息完成初始化工作；

步骤2，根据主惯导系统发送给子惯导系统的速度与姿态信息、子惯导系统自身的速度与姿态信息构造观测量；

利用主惯导以固定频率发送给子惯导系统的速度与姿态信息和子惯导系统的速度与姿态信息构造观测量

在国外文献中，使用主、子惯导姿态矩阵的乘积结果作为量测量的方法得到了广泛的使用,本文将此匹配方法称为量测失准角匹配法。此方法的起源是在Kain等提出的量测失准角(机体系m到计算弹体系s'的相对姿态失准角)的基础上发展和推导的，其中引入计算弹体系s'，s'的主要作用是将数学平台坐标系n'变换到s'系，s'系对应的理想坐标系是s系，n'系对应的理想坐标系是n系，在理想情况下s'系和s系重合，n'和n系重合；设量测失准角为小量，定义如下：

由于存在机翼挠曲变形角，则推导公式如下：