[发明专利]一种基于多源信息融合的进场段飞行技术误差估计方法

权利要求书

1.一种基于多源信息融合的进场段飞行技术误差估计方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：分别对当前进场段飞机卫星导航系统量测的位置信息和仪表着陆系统量测的位置信息进行空间配准，将其变换到经纬高坐标系下；分别对惯性导航系统量测的信息和仪表着陆系统量测的信息进行时间配准，使其与卫星导航系统量测的信息在时间上同步；

步骤2：分别对仪表着陆系统量测的信息和惯性导航系统量测的信息按照以下公式进行遗忘滤波，得到仪表着陆系统和惯性导航系统组合的经纬高位置估计值和经纬高位置估计均方误差矩阵P_k：

P_k＝[I-K_kH_k]P_k,k-1 (5)

其中，公式中各变量的下标k表示当前时刻的值，k-1表示前一时刻的值；为经纬高位置预测值；Φ_k,k-1为惯性导航系统的误差矩阵；X_k-1为上一时刻的经纬高位置估计值；P_k,k-1为根据上一时刻的信息计算得到的当前时刻经纬高位置预测值的均方误差矩阵；s为遗忘因子，取值范围为s≤1；P_k-1为上一时刻的经纬高位置估计均方误差矩阵；Γ_k-1为上一时刻惯性导航误差方程中的噪声矩阵；Q_k-1为上一时刻惯性导航误差方程中的噪声方差矩阵；K_k为信息修正因子；Z_k为量测值，即惯性导航系统量测的位置信息和经过时间配准后的仪表着陆系统量测的位置信息两者的差值；H_k为当前时刻量测值Z_k和经纬高位置估计值的关系矩阵；R_k为当前时刻的量测噪声方差阵；为当前时刻滤波得到的经纬高位置估计值；P_k为当前时刻滤波得到的经纬高位置估计均方误差矩阵；

分别对卫星导航系统量测的信息和惯性导航系统量测的信息按照以下公式进行卡尔曼滤波，得到卫星导航系统和惯性导航系统组合的经纬高位置估计值和经纬高位置估计均方误差矩阵

其中，为经纬高位置预测值；为上一时刻的经纬高位置估计值；为根据上一时刻的信息计算得到的当前时刻的经纬高位置预测值的均方误差矩阵；为上一时刻的经纬高位置估计均方误差矩阵；为信息修正因子；为量测值，即惯性导航系统量测的位置信息和经过时间配准后的卫星导航系统量测的位置信息两者的差；为当前时刻的量测噪声阵；为当前时刻滤波得到的经纬高位置估计值；为当前时刻滤波得到的经纬高位置估计均方误差矩阵；

然后，利用方差上界技术，将两种组合滤波器中的当前时刻经纬高位置估计均方误差矩阵P_k和放大2倍，得到不相关的两组经纬高位置估计均方误差矩阵P₁和P₂，按照下式计算得到当前时刻融合后的经纬高位置估计值

其中，P_g为融合后的经纬高位置估计均方误差，按照计算得到；

分别设置下一时刻滤波方程中的经纬高位置估计值和经纬高位置估计均方误差为：

步骤3：对于仪表着陆系统和惯性导航系统组合、卫星导航系统和惯性导航系统组合分别按照以下公式计算得到故障检测函数值λ：

其中，r_k为残差，按照公式计算得到，为被检测系统组合滤波得到的量测值，对于仪表着陆系统和惯性导航系统组合对于卫星导航系统系统和惯性导航系统组合为不同组合方式的经纬高位置预测值，对于仪表着陆系统和惯性导航系统组合对于卫星导航系统和惯性导航系统组合A_k为当前时刻经纬高位置估计值为无偏估计时的残差均方差矩阵，按照计算得到，矩阵为被检测系统组合的量测噪声阵，对于仪表着陆系统和惯性导航系统组合对于卫星导航系统和惯性导航系统组合为当前时刻经纬高位置估计均方误差矩阵，其计算公式如下：

其中，为上一时刻的经纬高位置估计均方误差矩阵，对于仪表着陆系统和惯性导航系统组合对于卫星导航系统系统和惯性导航系统组合

然后，分别将两种组合的故障检测函数与门限值T_D进行比较，若两种组合方式的故障检测函数值均小于T_D，判断当前两种组合均没有发生故障，将步骤2中得到的融合后的经纬高位置估计值代入步骤4中计算飞行技术误差；若其中一种组合的故障检测函数大于T_D，则判定该组合有故障，则转回步骤2，只进行另外一种无故障组合的滤波，并将其滤波得到的当前时刻的经纬高位置估计值代入步骤4中计算飞行技术误差；若两种组合的故障检测函数均大于T_D，则判定系统故障，进行故障排除后返回步骤1重新计算；

所述的门限值T_D的设定方法为：以误检率α作为χ²分布的分位数，从χ²分布表查询该分位数对应的分布值，即为门限值T_D；

步骤4：以步骤3故障检测后得到的位置估计值作为飞机的当前位置点P的坐标，按照以下公式计算得到水平方向的飞行技术误差ΔXTK和垂直方向的飞行技术误差ΔH：

其中，为飞机当前的位置点P与设定好的飞行轨迹的终点P₁两点连线的矢量，为P₁、设定的飞行轨迹的起点P₃和P₃在地面的投影点P₂三点构成的平面的单位法向量；为P₁和P₃两点连线的矢量。