[发明专利]一种动态变形下基于双重滤波器的传递对准方法

权利要求书

1.一种动态变形下基于双重滤波器的传递对准方法，应用于飞机机翼变形测量系统中，其中主惯导系统安装在机舱，子惯导系统安装在机翼，其特征在于，包括以下步骤：

(1)用轨迹发生器产生主惯导系统的姿态、速度和位置信息以及陀螺仪和加速度计的输出，用二阶马尔科夫模拟主惯导系统、子惯导系统之间的弯曲变形角和弯曲变形角速度对弯曲变形进行几何分析，推导出由载体动态变形和载体运动所引起的耦合角表达式；

(2)将弯曲变形角、弯曲变形角速度和耦合角作为状态量，采用姿态匹配方法，建立滤波器一模型；

(3)利用步骤(2)中估计的弯曲变形角和耦合角建立动态杠杆臂模型，推导速度误差表达式和角速度误差表达式；

(4)利用步骤(3)推导的速度误差表达式和角速度误差表达式，采用“速度+角速度”匹配方法，建立滤波器二的模型，估计子惯导系统的初始姿态误差，并将此误差用于子惯导系统的初始姿态校准，完成传递对准过程。

2.根据权利要求1所述的一种动态变形下基于双重滤波器的传递对准方法，其特征在于，所述步骤(1)中，对弯曲变形进行几何分析，推导出由载体动态变形和载体运动所引起的耦合角表达式为：

其中，M表示为：

其中，分别表示东、北、天三个方向下子惯导系统角速度理想值。

3.根据权利要求2所述的一种动态变形下基于双重滤波器的传递对准方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将弯曲变形角、弯曲变形角速度和耦合角作为状态量，采用姿态匹配方法建立滤波器一模型，具体如下：

选取滤波器一的状态量为：

其中，表示姿态误差，表示子惯导系统陀螺仪测量零漂，表示主惯导系统、子惯导系统之间的初始安装角误差；

滤波器一的状态方程为：

其中，F₁表示滤波器一状态转移矩阵，G₁表示滤波器一系统噪声分配矩阵，w₁表示滤波器一系统噪声，状态转移矩阵F₁表示为：

其中，表示导航系相对于惯性系的旋转，表示反对称矩阵，表示子惯导系统理想坐标系与导航坐标系之间的转换矩阵，β_i(i＝x,y,z)表示东、北、天三个方向上二阶马尔科夫模型的系数，F₆₄＝MB₂，F₆₅＝MB₁；

系统量测方程为：

y₁＝H₁x₁+μ₁

其中，y₁表示姿态真实值与滤波器估计值的差值，H₁表示滤波器一量测矩阵，μ₁表示滤波器一量测噪声。

4.根据权利要求2所述的一种动态变形下基于双重滤波器的传递对准方法，其特征在于，所述步骤(3)中，推导出的速度误差表达式和角速度误差表达式，具体如下：

角速度误差表达式为：

其中，表示主惯导系统坐标系下主惯导系统的角速度，表示主惯导系统、子惯导系统之间的理想误差角，表示幅值矩阵，表示方向上的单位矩阵，表示子惯导系统坐标系下子惯导系统的角速度，U＝[1 1 1]^T；

速度误差表达式为：

其中，为地球自转引起的导航系旋转，为子系统在地球表面移动因地球表面弯曲引起的导航系的旋转，分别表示主惯导系统、子惯导系统在导航坐标系下的速度矢量，为主惯导系统、子惯导系统之间的弯曲变形角，为主惯导系统、子惯导系统之间的耦合角，表示导航系下主惯导系统的角速度，表示子惯导系统与导航坐标系之间的转换矩阵，表示子惯导系统加速度计测量零偏，表示子惯导系统在导航坐标系下的比力，表示动态杠杆臂，表示静止状态下杠杆臂，x₀ y₀ z₀分别表示东、北、天三个方向的静止状态下杠杆臂，R₀可表示为：

5.权利要求4所述的一种动态变形下基于双重滤波器的传递对准方法，其特征在于，所述步骤(4)中，滤波器二采用“速度+角速度”匹配，利用步骤(3)推导的速度误差表达式和角速度误差表达式建立量测量方程，建立卡尔曼滤波器模型，具体如下：

选取卡尔曼滤波器二的状态量为：

其中，表示速度误差，表示子惯导系统加速度计测量零偏；

滤波器的状态方程为：

其中，G₂表示滤波器二系统噪声分配矩阵，w₂表示滤波器二系统噪声，状态转移矩阵F₂表示为：

其中，F₁₃＝R₀B₂+R₀M(B₁B₂+B₂),F₅₄＝R₀+R₀MB₁，系统量测方程为：

y₂＝H₂x₂+μ₂

其中，y₂表示速度、角速度真实值与滤波器估计值的差值，μ₂表示滤波器二量测噪声，