[发明专利]一种多普勒雷达辅助捷联惯导运动基座对准方法及系统

说明书

本发明公开一种多普勒雷达辅助捷联惯导运动基座对准方法及系统。该方法包括：获取双波束多普勒测速雷达输出的载车纵向速度；获取捷联惯导系统输出的速度和航向角以及陀螺仪输出的载车角速度；根据载车纵向速度和载车角速度，解算得到导航坐标系下载车的速度和航向角；将捷联惯导系统输出的速度和航向角分别与解算得到的载车的速度和载车的航向角做差，得到运动基座对准的两个量测，将其作为观测量，采用自适应滤波算法进行状态估计，得到数学平台失准角的估计值，进而得到载车姿态校正矩阵，对捷联惯导系统的姿态矩阵进行修正，完成捷联惯导运动基座的对准。本发明在载车行驶过程中即可完成车载捷联惯导系统快速、高精度、高自主性初始对准。

技术领域

本发明涉及捷联惯导系统领域，特别是涉及一种多普勒雷达辅助捷联惯导运动基座对准方法及系统。

背景技术

捷联惯导系统在进入导航工作状态之前必须先进行初始对准，即建立起载体坐标系相对于某个参考坐标系的姿态关系，其对准时间和对准精度将直接影响捷联惯导系统的快速反应能力和导航定位精度。

传统的初始对准是在基座静止的条件下，利用捷联惯导系统中的陀螺仪和加速度计敏感地球自转角速度和重力加速度，通过解析的方法实现初始对准，不需要其它外部信息，因此自主性和抗干扰性非常强，但是对准时间一般比较长，而且要求基座静止，甚至不能存在晃动、振动等扰动。显然，这对于现代战争中武器系统的快速机动性是非常不利的。一旦基座运动时，由运动引起的干扰角速度远大于地球自转角速度，此时无法从陀螺输出中提取出地球自转角速度，传统的初始对准方法也将无法适用。

运动基座条件下，通常可采用卫星导航系统或里程计来辅助捷联惯导系统进行初始对准。但是，卫星导航信号易受干扰或屏蔽，因此卫星辅助对准的抗干扰性和自主性较差，限制了其在军事领域范围内的广泛应用；里程计辅助对准易受到车辆滑行、车轮打滑的影响，以及轮胎胎压高低变化所带来的影响，导致工程使用相对较为复杂，对准精度容易受到外部干扰因素的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种多普勒雷达辅助捷联惯导运动基座对准方法及系统，利用车载多普勒双波束雷达对捷联惯导系统进行运动基座对准，实现在载车行驶过程中即可完成车载捷联惯导系统快速、高精度、高自主性初始对准。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种多普勒雷达辅助捷联惯导运动基座对准方法，包括：

获取双波束多普勒测速雷达输出的载车纵向速度；所述双波束多普勒测速雷达搭载于载车上；

获取捷联惯导系统中陀螺仪输出的载车角速度；所述捷联惯导系统搭载于所述载车上；

根据所述载车纵向速度和所述载车角速度，解算得到导航坐标系下所述载车的速度和航向角；

获取所述捷联惯导系统输出的载车的速度和航向角；

将所述捷联惯导系统输出的载车的速度与解算得到的载车的速度做差，得到运动基座对准的第一量测；

将所述捷联惯导系统输出的载车的航向角与解算得到的载车的航向角做差，得到运动基座对准的第二量测；

将所述第一量测和所述第二量测作为观测量，采用自适应滤波算法对所述捷联惯导系统的误差进行估计，得到所述捷联惯导系统的数学平台失准角的估计值；

根据所述数学平台失准角的估计值得到载车姿态校正矩阵；

根据所述载车姿态校正矩阵对捷联惯导系统的姿态矩阵进行修正，完成捷联惯导在运动基座下的对准。

可选的，所述根据所述载车纵向速度和所述载车角速度，解算得到导航坐标系下所述载车的速度和航向角，具体包括：

获取前一时刻的载车速度、载车姿态矩阵、位置信息和姿态四元数；