[发明专利]一种仿生偏振光辅助的无人作战飞行器自主导航方法

权利要求书

1.一种仿生偏振光辅助的无人作战飞行器自主导航方法，其特征在于，包括：

根据MIMU导航子系统建立基于四元数的BPNS/MIMU/VNS自主组合导航系统动力学模型；

分别通过BPNS导航子系统和VNS导航子系统，建立第一观测模型和第二观测模型；

获取每个导航子系统的导航信息，利用改进的联邦CKF滤波方法对所述动力学模型、第一观测模型和第二观测模型进行状态估计，得到所述无人作战飞行器的最终导航信息；

所述基于四元数的动力学模型为：

其中，表示所述动力学模型的非线性函数，x(t)为系统状态向量，w(t)为动力学噪声；

为机体坐标系b到导航坐标系n的姿态四元数；表示无人作战飞行器在导航坐标系n中的速度，和分别为无人作战飞行器的东向速度、北向速度和天向速度；pⁿ＝[λ,L,h]^T为无人作战飞行器在导航坐标系n中的经度、纬度和高度集合，λ为经度，L为纬度，h为高度；ε^b为陀螺仪偏差，为加速度计偏差；

为的微分，为无人作战飞行器在导航坐标系n中的角速率，表示四元数乘法；

为vⁿ的微分，表示姿态旋转矩阵，f^b为加速度计测量的机体坐标系b内的比力，为地球相对于惯性坐标系i的旋转角速率，为导航坐标系n相对于地球坐标系e的角速率，gⁿ为重力加速度向量；

为pⁿ的微分，M为位置系数矩阵，R_M和R_N分别为地球子午圈和卯酉圈的曲率半径；

为ε^b的微分，η_gu服从零均值的高斯白噪声；

为的微分，η_au服从零均值的高斯白噪声。

2.如权利要求1所述的一种仿生偏振光辅助的无人作战飞行器自主导航方法，其特征在于，利用改进的联邦CKF滤波方法对所述动力学模型、第一观测模型和第二观测模型进行状态估计包括：

利用改进的CKF滤波方法对所述动力学模型和第一观测模型进行状态估计，得到所述无人作战飞行器的第一导航信息；

利用改进的CKF滤波方法对所述动力学模型和第二观测模型进行状态估计，得到所述无人作战飞行器的第二导航信息；

利用联邦滤波方法对所述第一导航信息和第二导航信息进行系统状态融合后，得到所述无人作战飞行器的最终导航信息。

3.如权利要求1所述的一种仿生偏振光辅助的无人作战飞行器自主导航方法，其特征在于，所述第一观测模型为：

z₁(k)＝h₁(x(k))+v₁(k)，

其中，z₁(k)＝[ψ_B,θ_B,γ_B]^T，ψ_B,θ_B,γ_B分别为BPNS导航子系统测量得到的无人作战飞行器的航向角、俯仰角和横滚角，v₁(k)为BPNS导航子系统对姿态的观测噪声向量，x(k)为x(t)的离散表示。

4.如权利要求3所述的一种仿生偏振光辅助的无人作战飞行器自主导航方法，其特征在于，所述第二观测模型为：

z₂(k)＝h₂(x(k))+v₂(k)，

其中，z₂(k)＝[ψ_V,θ_V,γ_V,λ_V,L_V,h_V]^T，ψ_V,θ_V,γ_V分别为VNS导航子系统测量得到的无人作战飞行器的航向角、俯仰角和横滚角，λ_V,L_V,h_V分别为VNS导航子系统测量得到的无人作战飞行器的经度、纬度和高度，v₂(k)为VNS导航子系统中对姿态和位置的观测噪声向量，