[发明专利]一种全源BeiDou/SINS弹性状态观测器模型设计方法

权利要求书

1.一种全源BeiDou/SINS弹性状态观测器模型设计方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一、根据BeiDou/SINS组合导航系统多源传感器配置，设计松组合模式无人机载体有界姿态模型方程，并根据多源传感器中磁力计传感设备测量的数据计算注入项算子，根据多源传感器中陀螺仪测量的数据计算陀螺仪偏差；

步骤二、分别对注入项算子和陀螺仪偏差进行离散化计算，根据注入项算子和陀螺仪偏差的离散化结果对松组合模式无人机载体有界姿态模型方程进行离散化计算；

步骤三、构建BeiDou接收机位置和速度测量误差模型，并引入辅助向量构建BeiDou/SINS组合导航系统的无人机平移运动观测器模型；

步骤四、根据BeiDou/SINS组合导航系统的无人机平移运动观测器模型构建BeiDou/SINS组合导航系统的连续线性系统模型，并将BeiDou/SINS组合导航系统的连续线性系统模型转化为平移运动观测器的LTV模型；

所述BeiDou/SINS组合导航系统的连续线性系统模型为：

其中，表示BeiDou/SINS组合导航系统的状态变量微分，n表示系统噪声，为BeiDou/SINS组合导航系统的状态变量，表示无人机平移运动的位置，表示无人机平移运动的速度向量，Ψ表示辅助向量，为BeiDou/SINS组合导航系统的输入量，为对比力测量值，表示注入项算子，表示注入项算子表述的旋转矩阵，状态转移矩阵表示A的子矩阵，F表示扩展垂向位移转移矩阵，表示输入量系数矩阵，表示B₁的子矩阵，表示四元数的旋转矩阵，表示过程噪声系数矩阵，B＝(B₁,B₂)，表示获得的LTV方程中的辅助项；表示计算位置表达的重力矢量，表示地球自转角速度；

所述平移运动观测器的LTV模型为：

其中，C＝(C^*,H)表示观测方程的一阶微分Jaccobian矩阵，表示系数矩阵，表示增益矩阵，表示由系统状态变量间的关联增益系数与弹性系数组建的弹性转移矩阵，表示位置变量增益系数，表示位置对速度的关联增益系数，表示速度增益系数，表示位置和辅助变量关联增益系数，表示速度与辅助变量关联增益系数，θ表示弹性系数，K_z表示扩展的弹性转移矩阵，t表示连续系统时间变量，y表示观测量；

步骤五、根据平移运动观测器的LTV模型预测平移运动观测器的LTV模型系统状态变量的预测值；

步骤六、根据平移运动观测器的LTV模型系统状态变量的预测值对平移运动观测器的LTV模型系统状态变量进行更新。

2.根据权利要求1所述的全源BeiDou/SINS弹性状态观测器模型设计方法，其特征在于，所述松组合模式无人机载体有界姿态模型方程为：

其中，表示载体坐标系相对于ECEF系的旋转四元数微分，表示无人机从载体坐标系b到ECEF系的旋转姿态，表示陀螺仪测量角速度，表示陀螺仪偏差，表示扩展注入项算子，表示地球自转角速度ω_ie的四维扩展向量，表示陀螺仪偏差随机游走量，表示陀螺仪测量偏差，表示注入项算子，表示陀螺仪偏差定界值，Proj(·)表示投影模型，表示比力测量值，表示旋转矩阵，表示饱和算子，κ₁表示陀螺仪角速率偏差估计弹性增益系数，κ₂表示注入项算子的各个观测/参考矢量对的弹性比例系数，表示载体系下的磁力计测量，m^e表示地球磁场参考矢量，表示加速度计的比力矢量；

分别对比力测量值加速度计的比力矢量载体系下的磁力计测量值地球磁场参考矢量m^e进行规范化计算，得到：

其中，f^b表示载体系下的规范化比力，f^e表示ECEF系下的规范化测量比力，m^b表示载体系下的规范化磁力计测量值，m^e表示ECEF系下的规范化磁力计测量值；

注入项算子的规范化形式为：