[发明专利]基于反向解算组合惯性导航系统的惯性双矢量匹配形变测量方法

权利要求书

1.一种基于反向解算组合惯性导航系统的惯性双矢量匹配形变测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、获取主惯导和从惯导两个不同位置IINS的惯性矢量数据，并求出惯性矢量差；

获取惯性矢量数据具体是：利于IINS的姿态、速度和位置导航信息，通过惯性导航方程反向解算得到等效惯性矢量数据；其中：等效惯性矢量数据包括角速度数据和加速度数据；IINS为安装在舰船上的组合惯性导航系统；主惯导采用m表示，从惯导采用s表示；

第k次采样时刻角速度矢量差Δω(k)和加速度矢量差Δf(k)为表达式11)：

其中：为第k次采样时刻从惯导本体系s相对于惯性系i的角速度矢量，下标is代表s系相对于i系，上标s代表矢量在s系下的投影；为第k次采样时刻主惯导本体系m相对于惯性系i的角速度矢量，下标im代表m系相对于i系，上标m代表矢量在m系下的投影；f^s(k)为第k次采样时刻从惯导s的加速度矢量；f^m(k)为第k次采样时刻主惯导m的加速度矢量；

第二步、获取角速度矢量的匹配方程表达式14)和加速度矢量的匹配方程表达式19)：

其中：Δω为从惯导的角速度矢量与主惯导的角速度矢量之差；为从惯导角速度矢量，具体为从惯导本体系s相对于惯性系i的角速度矢量，下标is代表s系相对于i系，上标s代表矢量在s系下的投影；为主惯导角速度矢量，具体为主惯导本体系m相对于惯性系i的角速度矢量，下标im代表m系相对于i系，上标m代表矢量在m系下的投影；α为静态形变角矢量；β为动态形变角矢量；为形变角速度矢量；ε^s为从惯导s的陀螺零偏矢量；ε^m为主惯导m的陀螺零偏矢量；Δf为从惯导与主惯导加速度矢量之差；f^s为从惯导s的加速度矢量；f^m为主惯导m的加速度矢量；r_s为静态位置形变矢量；为主惯导角加速度矢量，具体为主惯导本体系m相对于惯性系i的角加速度矢量，下标im代表m系相对于i系，上标m代表矢量在m系下的投影；为动态位置形变速度矢量；为动态位置形变加速度矢量；ξ^s为从惯导s的加速度计零偏矢量；ξ^m为主惯导m的加速度计零偏矢量；

第三步、建立惯性矢量匹配Kalman滤波方程，解算出姿态角形变向量和位置形变向量的最优解，具体是：

状态变量X为表达式22)：

其中：α(k)为第k次采样时刻的静态形变角矢量；β(k)为第k次采样时刻的动态形变角矢量；为第k次采样时刻从惯导陀螺零偏；为第k次采样时刻主惯导陀螺零偏；r_s(k)为第k次采样时刻静态位置形变矢量；r_d(k)为第k次采样时刻动态位置形变矢量；为第k次采样时刻从惯导加速度计零偏；为第k次采样时刻主惯导加速度计零偏；

X(k)由33个状态变量组成， 33 个状态变量包括 11个矢量，每个矢量包括 三个分量，状态方程为表达式23)：

状态转移矩阵为表达式24)：

其中：I为3×3单位矩阵；c₁、c₂、d₁、d₂均为模型系数向量；

量测方程为表达式25)：

量测矩阵为表达式26)：

其中：矢量后的×表示矢量的斜对称矩阵；F_s为采样频率；

根据表达式22)-表达式26)建立Kalman滤波方程，并解算出第k次采样时刻Φ_ms(k)和R_ms(k)的最优解为表达式27)：

其中：Φ_ms(k)为第k次采样时刻姿态角形变向量，具体为主惯导坐标系m相对于从惯导坐标系s的角形变向量；R_ms(k)为第k次采样时刻位置形变向量，具体为主惯导坐标系m相对于从惯导坐标系s的位置形变向量。

2.根据权利要求1所述的基于反向解算组合惯性导航系统的惯性双矢量匹配形变测量方法，其特征在于，所述第一步中等效惯性矢量数据的反向解算采用四元数法或方向余弦矩阵法。