[发明专利]一种指定惯导位置精度的捷联惯导系统误差模型仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及惯性导航技术领域，特别涉及到一种指定惯导位置精度的捷联惯导系统误差模型仿真方法。

背景技术

捷联惯导系统是一种基于牛顿运动定律以推算的方式实现导航功能的系统，其核心传感器是陀螺仪和加速度计等两类惯性传感器。由上述两类传感器构成的惯性测量单元直接固连在运动载体上，按惯性导航算法的原理流程，对原始测量数据进行导航解算，求出运动载体的姿态、速度和位置等参数。捷联惯导系统已经被广泛应用于各种飞行器、舰船及车辆。在实际导航系统中，惯性器件本身、惯性器件的安装以及惯导系统的工程实现都不可避免地存在误差，从而使综合导航信息具有一定误差。尤其在捷联惯性导航系统安装好后，如何进行惯性系统误差模型的位置误差验证和有效的补偿，对于载体的导航定位能力具有极大的意义。

在确定捷联惯导系统作为导航系统之后，需要对可接受的对准误差与器件误差的大小进行分配和估计。一般的确定性误差测量方法是对捷联惯导系统进行静基座下的旋转轴测试，以标定惯性器件确定性误差。这些确定性误差主要包括：陀螺常值漂移、加速度计零偏等。但在补偿确定性误差后，惯性器件的随机误差就成为影响系统精度的主要误差源，因此仅仅静基座测试难以更准确描述惯性器件的误差特性；静基座下的旋转轴测试成本也较高。

已有文献的捷联惯导系统误差仿真方法一般从惯性器件随机误差的角度入手进行惯性器件的随机误差建模与仿真，忽略了真实捷联惯导系统位置精度与惯性器件随机误差之间的关系，因此最终仿真得到的捷联惯导系统位置误差往往与实际捷联惯导系统的位置误差不匹配，难以直接反映真实的捷联惯导系统位置精度信息。

发明内容

针对于上述问题，本发明的目的在于提供一种指定惯导位置精度的捷联惯导系统误差模型仿真方法，以改进现有文献对捷联惯性导航系统误差模型仿真的不足；仿真可根据指定的惯导位置精度同时设置多套捷联惯导系统误差模型参数，高效快捷的进行惯性器件的选型和捷联惯导系统的误差标定。

为达到上述目的，本发明的一种指定惯导位置精度的捷联惯导系统误差模型仿真方法，它首先利用实时飞行航迹数据进行加速度比力信息的推算，从而获得捷联惯导系统误差仿真的理想输入源，通过指定惯导位置精度设置捷联惯导系统仿真模型的随机误差参数进行捷联惯导系统位置误差仿真，包括步骤如下：

1)实时获取更高精度的惯性加速度信息和飞行器航迹信息，作为理想参考数据源和数据输入源；

2)根据上述获取的飞行器航迹信息，模拟仿真飞行器惯性器件的加速度信息；

3)建立捷联惯导系统误差模型，将确定性误差和随机误差统一为随机误差进行误差模型建立，建立指定惯导位置精度与惯性器件随机误差系数模型；

4)设计软件程序，实现多套捷联惯导系统的误差输入；

5)根据捷联惯导系统误差方程实时解算得到捷联惯导系统的误差特性曲线，用以进行惯性器件误差模型的确定和捷联惯导系统的选型。

优选地，上述步骤1)中具体包括：通常采用更高精度的惯导系统实时获取更高精度的惯性加速度信息和飞行器航迹信息。

优选地，上述步骤1)中还包括：若实际的飞行器航迹信息和惯性加速度信息难以获得，则通过惯性导航航迹模拟仿真算法，生成理想的飞行器航迹信息，作为理想参考数据源。

优选地，上述步骤2)具体包括：若实际飞行器采用了更高精度的加速度计，则直接采集该加速度计输出的比力信息经姿态矩阵解算为地理系比力信息后，作为理想的捷联惯导系统误差仿真输入源，并且略过此步骤。

优选地，上述步骤2)中还包括：针对理想的加速度计比力信息难以获取的情形，采用仿真或真实的飞行器航迹信息作为基准，进行比力数据的反算。

优选地，上述步骤4)具体包括：通过指定的惯导位置精度设置捷联惯导系统误差模型参数并将航迹和加速度计数据作为仿真输入，建立捷联惯导系统误差方程，进行捷联惯导系统误差仿真。

本发明的有益效果：

本发明从研究惯导位置精度与捷联惯导系统的误差模型入手，根据指定的惯导位置精度，设置捷联惯导系统的器件随机误差和捷联惯导系统的初始误差进行捷联惯导系统误差模型的仿真，通过随机动态建立的捷联惯导系统惯性器件误差模型，逼近真实捷联惯导系统的位置误差，对捷联惯导系统的误差补偿和提高飞行器导航定位精度具有极为重要的意义，具有很强的工程应用价值。

附图说明

图1绘示本发明指定惯导位置精度的捷联惯导系统误差模型仿真方法的原理框图；

图2绘示本发明飞行航迹仿真方法示意图；