[发明专利]一种基于双模解算的重力稳定平台姿态确定方法及应用

说明书

本发明属于导航技术领域，公开了一种基于双模解算的重力稳定平台姿态确定方法及应用，基于双模解算的重力稳定平台姿态确定方法包括：在同一IMU中建立两条解算回路，两条回路都基于捷联惯导力学编排进行导航解算；将IMU的工作状态分成三个阶段，两条回路在不同状态下采用不同数据进行解算，其中一条回路正常解算，另一条回路在某一阶段基于虚拟拓展更新周期进行解算；产生相位差，通过数据平均抑制IMU的姿态解算误差，实现重力稳定平台的高精度姿态确定。本发明能够解决传统阻尼算法在载体机动状态下误差抑制算法失效的问题，有效抑制IMU导航解算的舒勒振荡性误差。

技术领域

本发明属于导航技术领域，尤其涉及一种基于双模解算的重力稳定平台姿态确定方法及系统。

背景技术

目前，IMU可以不依赖外界任何信息源，仅仅基于惯性导航力学编排实现对其姿态、速度和位置的解算，这种工作状态称之为纯惯性状态。重力测量任务的持续时间从几小时到几个月不等，以IMU为姿态基准的重力稳定平台有时需要连续工作很长时间，因此要求IMU在导航解算阶段能够保证姿态精度的长期稳定性。然而由于某些自主测速设备长期工作精度难以保证，如计程仪存在测速精度受载体机动情况、海流状况等因素的影响较大，以及可能出现对地测速失锁等问题。外速度误差会对IMU的导航解算精度造成影响，同时这种影响还将影响后续的姿态解算精度。因此，提升IMU纯惯性状态的导航解算精度是保障IMU长期姿态精度最可靠的手段。提升IMU纯惯性状态下的导航精度也是惯性导航领域始终追求的目标。

目前，IMU纯惯性状态下的误差抑制主要通过阻尼网络来实现。也就是在捷联惯导的解算回路中插入一个阻尼校正网络，从而对IMU导航解算的振荡性误差进行抑制。当IMU处于静基座或晃动基座，传统阻尼算法能够有效抑制IMU导航解算的舒勒振荡性误差；然而在载体机动状态下，阻尼网络会激励出惯导解算回路的姿态误差进而影响IMU的导航解算精度。

长时间工作的惯导系统的误差传播特性主要可以分为：舒勒振荡、傅科振荡和地球振荡。其中，舒勒振荡的振幅随时间增长，而在纯惯性状态下这种振荡误差又难以抑制。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)现有自主测速设备长期工作精度难以保证。

如计程仪存在测速精度受载体机动情况、海流状况等因素的影响较大，以及可能出现对地测速失锁等问题。外速度误差会对IMU的导航解算精度造成影响，同时这种影响还将影响后续的姿态解算精度

(2)现有误差校正方法通过阻尼网络实现，传统阻尼算法在机理上存在矛盾，然而在载体机动状态下，阻尼网络会激励出惯导解算回路的姿态误差进而影响IMU的导航解算精度导致基于阻尼网络的导航误差抑制算法失效。

解决以上问题及缺陷的难度为：长时间工作的惯导系统的误差传播特性主要可以分为：舒勒振荡、傅科振荡和地球振荡；舒勒振荡的振幅随时间增长，而在纯惯性状态下这种振荡误差难以抑制。

舒勒振荡的振幅随时间增长。以北向速度误差为例，受傅科振荡调制的舒勒振荡是具有周期性变化且振幅随时间增长的。

到目前为止，IMU纯惯性状态下的误差抑制主要通过阻尼网络来实现。也就是在捷联惯导的解算回路中插入一个阻尼校正网络，从而对IMU导航解算的振荡性误差进行抑制，当IMU处于静基座或晃动基座，传统阻尼算法能够有效抑制IMU导航解算的舒勒振荡性误差；然而在载体机动状态下，阻尼网络会激励出惯导解算回路的姿态误差进而影响IMU的导航解算精度。

解决以上问题及缺陷的意义为：提升IMU纯惯性状态的导航解算精度是保障IMU长期姿态精度最可靠的手段；提升IMU纯惯性状态下的导航精度也是惯性导航领域始终追求的目标。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于双模解算的重力稳定平台姿态确定方法及应用。