[发明专利]一种极区格网坐标系动基座粗对准方法

说明书

本发明公开了一种极区格网坐标系动基座粗对准方法，包括以下步骤获取传感器的测试数据，根据所述传感器的测试数据对姿态进行更新；构造GNSS速度辅助下格网坐标系的矢量观测器；根据上一步中的矢量观测器构建基于迭代原理的矢量观测器，获得观测矢量和参考矢量；根据观测矢量和参考矢量进行姿态确定，完成初始对准。其采用格网坐标系下矢量观测器构造方法，利用外部导航系速度辅助实现动基座对准。

技术领域

本发明涉及联惯性导航系统技术领域，具体涉及一种极区格网坐标系动基座粗对准方法。

背景技术

捷联惯性导航系统是一种自主导航定位系统，而初始对准过程是确保捷联惯导系统能够正常工作的前提。当前，捷联惯性导航系统初始对准过程都是在低纬度条件下进行的，这限制了捷联惯导系统的应用范围。尤其对于需要再极区作业的设备，通常需要能够在极区条件下完成初始对准过程，但由于极区存在经度快速收敛问题，使得极区对准误差容易受到经度收敛而出现发散现象。此外，极区对准还存在重力矢量与地球自转矢量共线问题，无法进行自对准。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种极区格网坐标系动基座粗对准方法，其采用格网坐标系下矢量观测器构造方法，利用外部导航系速度辅助实现动基座对准。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种极区格网坐标系动基座粗对准方法，包括以下步骤：

S1、获取传感器的测试数据，根据所述传感器的测试数据对姿态进行更新；

S2、构造GNSS速度辅助下格网坐标系的矢量观测器；

S3、根据S2中的矢量观测器构建基于迭代原理的矢量观测器，获得观测矢量和参考矢量；

S4、根据观测矢量和参考矢量进行姿态确定，完成初始对准。

作为优选的，所述S1中根据所述传感器的测试数据对姿态进行更新，具体包括：

由姿态更新算法得到

其中，表示格网系姿态矩阵微分；表示载体系姿态矩阵微分；表示格网系相对于初始格网系的方向余弦矩阵；表示载体系相对于初始载体系的方向余弦矩阵；表示格网系相对于惯性系的旋转角速度在格网系的映射；表示载体系相对于惯性系的旋转角速度在载体系的映射；

利用方向余弦链式法则，得到

其中，表示载体系相对于格网系的实时方向余弦矩阵；表示初始格网系相对于格网系的方向余弦矩阵；表示载体系相对于初始载体系的方向余弦矩阵；表示初始载体系与初始格网系之间的方向余弦矩阵。

作为优选的，所述S2具体包括：

根据比力方程，

其中，表示导航系速度的微分；表示载体系相对于导航系变化的方向余弦矩阵；f^b表示比力；表示地球系相对于惯性系的旋转角速度在导航系的投影；表示导航系相对于地球系的转动角速度在导航系的投影；×表示矢量叉乘运算；vⁿ表示导航系速度；gⁿ表示重力加速度在导航系下的投影；

由矢量映射关系得到

其中，表示导航系速度的微分；表示载体系相对于导航系变化的方向余弦矩阵；f^b表示比力；表示地球系相对于惯性系的旋转角速度在导航系的投影；表示导航系相对于地球系的转动角速度在导航系的投影；×表示矢量叉乘运算；vⁿ表示导航系速度；gⁿ表示重力加速度在导航系下的投影；表示导航系到格网系的方向余弦；表示载体系相对于格网系变化的方向余弦矩阵；表示地球系相对于惯性系的旋转角速度在格网系的投影；表示格网系相对于地球系的转动角速度在格网系的投影；g^g表示重力加速度在格网系下的投影；v^g表示格网系速度；