[发明专利]基于融合权重矩阵的机载分布式POS传递对准方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于融合权重矩阵的机载分布式POS传递对准方法，基于分布式POS所有N个节点子IMU通过第一次主子传递对准，获得导航信息；建立其它节点子IMU相对第k个节点子IMU的融合权重矩阵；加权计算第k个节点子IMU传递对准观测量；针对第k个节点子IMU进行第二次传递对准得到第k个节点全局位置、速度、姿态信息，并进行加1重复迭代操作完成分布式POS所有节点全局位置、速度、姿态信息的对准。该方法能够克服传统技术中的缺陷，提高分布式POS传递对准精度；有效解决多干扰环境下子IMU主子传递对准精度下降的问题，获得机载分布式POS中所有节点的全局位置、速度、姿态信息。本发明还公开了一种基于融合权重矩阵的机载分布式POS传递对准装置。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，特别是涉及一种基于融合权重矩阵的机载分布式POS传递对准方法和装置。

背景技术

机载多任务遥感载荷高精度对地观测已经成为空基对地观测的重要发展方向，如集成高分辨率测绘相机、成像光谱仪、大视场红外扫描仪、合成孔径雷达(SyntheticAperture Radar，SAR)于同一载机的多任务载荷，机载分布式阵列天线SAR和柔性多基线干涉SAR等。机载多任务遥感载荷对地观测系统要实现高精度成像，需要获取各载荷的高精度运动参数。位置姿态测量系统(Position and Orientation System，POS)由惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)、全球定位系统(Global Position System，GPS)接收机、POS计算机(POS Computer System，PCS)和后处理软件组成，可以为成像载荷提供位置姿态信息。对于机载多任务遥感载荷对地观测系统，传统的单一POS无法满足不同载荷安置点的高精度运动参数测量需求。因此，必须建立起高精度机载分布式POS系统，为高性能航空遥感系统中所有载荷提供高精度高可靠的运动参数。高精度POS系统可以为高分辨率航空遥感系统提供高频、高精度的时间、空间及精度信息，通过运动补偿提高成像精度和效率，是实现高分辨率成像系统的关键。

机载分布式POS系统一般由一个高精度主POS和多个分布在机体(包括机翼)上的低精度子IMU组成。主、子系统分别安装在机体或机翼两侧的不同载荷附近，用于测量载荷中心的运动参数。主POS通过传递对准将高精度位置、速度、姿态等运动参数传递给子IMU，从而获得各子节点的高精度运动参数信息。在飞机飞行过程中，机载分布式POS的子IMU受到多种干扰影响：一方面由于子IMU安装在机翼外舱，环境温度以及气压的变化对IMU的影响不容忽视；另一方面在传递对准中机翼高低频的振动对子IMU也会造成巨大影响；此外，飞机和遥感载荷在工作过程中产生电磁干扰也可能导致IMU主子传递对准超出精度范围。若任意子IMU传递对准结果超出精度范围，则该子系统所对应的节点处的成像载荷的姿态等导航信息均无法满足需求，致使整个航空遥感测绘结果出现错误，造成严重后果，所以提高机载分布式POS传递对准精度有着十分重要的意义。

现有分布式POS传递对准方法，在每个子IMU处设立一个滤波器，依靠主系统的高精度导航信息，对子系统进行传递对准。若任意子IMU受干扰导致主子传递对准超出精度范围，则该子系统所对应的节点处成像载荷的导航信息无法满足需求，所以现有分布式POS传递对准方法尚不能完全满足分布式POS系统对精度的要求。基于融合权重矩阵的机载分布式POS传递对准方法，在现有方法的基础上，基于信息融合，建立分布式POS融合权重矩阵充分合理融合全局各子IMU的正常导航信息，获得子IMU传递对准观测量，进行第二次传递对准，获得分布式POS中所有节点的全局位置、速度、姿态信息，提高分布式POS系统传递对准精度。

发明内容