[发明专利]一种速度加纵摇角速度匹配的传递对准方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及的是一种基于速度加纵摇角速度匹配的传递对准方法，是一种以水平速度和纵摇角速度作为量测量，采用卡尔曼滤波进行估计的传递对准方法。

二、背景技术

随着社会的进步、科技的发展，惯性导航系统的应用越来越广泛。初始对准技术是惯性导航系统应用时的关键技术，其对准时间和精度直接影响着惯性导航系统的快速反应能力和精确性。传递对准技术是初始对准最为常用的一种技术，以其快速性大幅缩短了对准时间增强系统快速反应能力，在适合惯性匹配量的机动情况下，可以达到很高的对准精度。对于装备惯性导航设备的武器系统而言可以快速对纷乱的战场及时采取应对措施，这对于现代战争而言具有非常大的意义。目前最为常用的传递对准方法是“速度加姿态匹配”、“速度加角速度匹配”传递对准，“速度加姿态匹配”对准技术能够迅速精确地估计出失准角、机动方式简单，但由于其对准时间很短，无法准确估计出仪器误差，从而造成一定的导航误差，影响导航精度；“速度加角速度匹配”能够在较短的时间内估计出仪器误差，进而有效抑制导航误差，但由于横向变形角较大，“速度加角速度匹配”因此而受到较大的扰动而影响精度；通过研究分析发现“速度加纵摇角速度匹配”能够达到和“速度加角速度匹配”一样抑制导航误差的效果，同时可以避免横向变形角的干扰。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种可以在较短的时间内估计出仪器误差，进而有效抑制导航误差，提高导航精度的传递对准方法。

本发明的实现方法：

(1)启动主、子惯导系统，获得主子惯导系统陀螺仪和加速度计的输出值；主、子惯导系统利用各自陀螺仪和加速度计的输出值分别进行惯导解算得到导航信息(速度、姿态、位置)，利用主、子惯导系统的导航信息作为传递对准的匹配源；

(2)根据主、子惯导导航参数建立传递对准系统误差模型

根据主子惯导系统的速度、姿态、角速度等导航信息建立误差模型，其误差模型即为：

式中：δω为主子惯导的角速度差值，δV为主子惯导系统的速度差值，fⁿ为主惯导系统加速度计输出值，φⁿ为主子惯导系统姿态误差，为地球自转角速率在导航坐标系n上的投影，为捷联惯导系统在地球表面运动产生的角速率在导航坐标系n上的投影。

(3)确定卡尔曼滤波状态向量和量测向量

根据上述(2)中状态方程，选择状态向量为

其中包括两个方向的速度，三个方向的姿态差和角速度差以及陀螺仪和加速度计的漂移；由于是“速度加纵摇角速度匹配”，因此，量测向量选择为主、子惯导的水平速度差和纵摇角速度差：

即是：

(4)建立卡尔曼滤波方程

设Φ_k,k-1为t_k-1时刻到t_k时刻的一步转移矩阵，Γ_k-1为系统噪声驱动阵，H_k为量测阵，v_k为量测噪声序列，ω_k-1为系统激励噪声序列；建立如下滤波方程：

x_k＝Φ_k,k-1x_k-1+Γ_k-1ω_k-1

z_k＝H_kx_k+v_k

式中H_k为量测矩阵，根据匹配量可以表示为：

本发明的方法具有以下优点：

本方法选择角速度误差作为状态量的一部分，并将速度和纵摇角速度作为匹配量，能够及时反馈主子惯导的状态变化进行调整，选择纵摇角速度作为匹配量避免了横向较大变形角的扰动，从而抑制导航误差，提高导航精度。

四、附图说明

图1为本发明方法流程图。

图2为本发明方法与传统方法水平姿态方向导航误差对比图。

图3为本发明方法与传统方法航向方向导航误差对比图。

五、具体实施方式

下面结合具体实施过程，对本发明进行详细地说明：

1.启动主、子惯导系统，获得主子惯导系统陀螺仪和加速度计的输出值；主、子惯导系统利用各自陀螺仪和加速度计的输出值分别进行惯导解算得到导航信息(速度、姿态、位置)，利用主、子惯导系统的导航信息作为传递对准的匹配源。