[发明专利]一种雷达辅助机载捷联惯性导航系统初始对准方法

说明书

本发明提供一种雷达辅助机载捷联惯性导航系统初始对准方法，通过计算雷达和机载惯性导航设备之间的斜距和角位置，获得雷达辅助惯性导航系统初始对准的非线性量测方程。利用无迹卡尔曼滤波算法估计捷联惯性导航系统的误差量并进行补偿，从而完成初始对准任务。本发明意义在于提供了一种全球定位系统受限时的飞行中初始对准方案，收敛速度快，估计精度高具有较高的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及一种对准方法，尤其涉及一种雷达辅助机载捷联惯性导航系统初始对准方法。

背景技术

捷联惯性导航系统初始对准技术是惯性导航的关键技术，直接影响到惯性导航的精度。目前的空中对准的研究多集中在舰载武器的传递对准中，但机载捷联惯性导航系统在特殊行动中也需要重新启动。现在常用的飞行中对准方式为全球定位系统(GPS)辅助对准，考虑GPS易受封锁限制，战时不可用等问题，寻找其他辅助方式来实现特殊情况下SINS初始对准尤为重要。跟踪雷达是近年来比较成熟的空中目标跟踪定位设备，其测距范围可达数千至数万公里，测角精度较高，且具有连续跟踪、高精度测量和高数据率输出的特点，设置简单，可通过无线传输提供给机载导航系统。目前对于雷达辅助惯性导航设备初始对准的研究并不多见，通常直接利用雷达输出的地球坐标系下位置信息构建量测量。实际上这一模型是不准确的，随着目标与雷达距离的增加其线性化后的位置误差也会变大，即量测噪声也随之变化。这对状态估计十分不利，通常会造成对准误差较大。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种雷达辅助机载捷联惯性导航系统初始对准方法，是一种基于雷达量测斜距及角位置信息辅助的机载捷联惯性导航系统飞行中初始对准方法。

本发明的目的是这样实现的：步骤如下：

步骤一：通过舰船上配置的跟踪雷达对目标飞机定位跟踪；

步骤二：将跟踪雷达测量目标飞机的斜距、角位置及雷达所在位置通过无线传输提供给机载惯性导航系统；

步骤三：构建捷联惯导系统初始对准状态方程；

步骤四：构建捷联惯导系统初始对准非线性量测方程；

步骤五：利用无迹卡尔曼滤波对惯导误差进行估计并补偿。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.步骤三具体包括：

选取状态量X为：

其中：n为导航坐标系，与当地地理坐标系重合，且其x、y、z轴分别指向东、北、天；b为载体坐标系，且其x、y、z分别指向载体的右、前、上；δP＝[δL δλ δh]^T为位置误差矢量，δL为纬度位置误差，δλ为经度位置误，δh高度位置误差；δvⁿ＝[δv_E δv_N δv_U]^T为速度误差矢量，δv_E为东向速度误差，δv_N为北向速度误差，δv_U天向速度误差；φ＝[φ_e φ_n φ_u]^T为平台失准角矢量，φ_e、φ_n、φ_u分别为东、北、天三个方向的平台失准角，ε^b＝[ε_x ε_y ε_z]^T为陀螺常值漂移矢量，ε_x、ε_y、ε_z分别为x、y、z轴向的陀螺常值漂移，为加速度计常值偏置矢量，为别是x、y、z轴向的加速度计常值偏置；

根据所选各状态参量得到惯性导航系统初始对准状态方程为：