[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

说明书

本发明提供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，采用反向解算组合惯性导航系统(IINS)的标准姿态、速度、位置导航输出参量，得到等效惯性矢量值，再利用惯性矢量匹配方法实现高精度形变测量，该方法避免了不同形式结构的IINS无法直接提供惯性矢量测量值的限制，且可兼容不同IINS与IMU构成的混合形变测量系统，同时还可抑制多种误差因素对形变测量的影响，提高测量精度，充分发挥现有IINS资源的作用，可直接应用于现有舰船不同形式结构组合惯性导航系统的形变测量中，实用性强。

技术领域

本发明涉及形变测量技术领域，具体涉及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。

背景技术

舰船形变特别是角形变导致舰载武器系统与雷达侦测系统等坐标系不一致，使高精度主惯导的基准信息无法准确传递给各作战单元以及各主战装备之间的作战信息无法有效共享，从而严重影响舰载武器系统的性能。惯性矢量匹配形变测量方法是一种当今非常有效且广泛应用的舰船形变测量方法，中国专利CN201710141095.2公开一种基于惯性仪器和迭代滤波算法的船体形变角测量方法，具体公开了一种用陀螺和加速度计测量得到的角速度矢量和加速度(比力)矢量实现形变测量的方法，该方法利用两套捷联安装的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)，同时测量安装点的角速度和加速度矢量，通过双惯性矢量匹配方法建立Kalman形变测量滤波方程，实现安装点之间的形变测量，具有测量精度高、使用灵活、实时高效等特点。

然而，基于惯性矢量的形变测量方法是以角速度矢量和加速度(比力)矢量为基础，在实际的测量系统中，IMU(惯性测量单元)一般就用舰船上的惯性导航系统(InertialNavigation System，INS)以提高效益、降低成本。而舰船上的惯导系统不仅种类多，而且原理和结构差异很大，特别是高精度主惯导，一般都采用了复杂的误差抑制技术和阻尼技术(典型的如单轴/双轴旋转调制激光陀螺惯性导航系统和速度阻尼技术等)，这些惯性导航系统一般均无法给出角速度矢量和加速度矢量的原始测量值。因此，设计一种适用于舰船上惯导系统且能抑制误差因素对形变测量的影响的形变测量方法具有重要意义。

发明内容

对现有技术中采用了复杂的误差抑制技术、或者阻尼技术、或者综合了一种以上导航技术的组合惯性导航系统，在本发明方案中统称之为组合惯性导航系统(IntegratedInertial Navigation System，IINS)。IINS由于综合了多种误差抑制，显著提高了其惯导系统的输出性能，而其原始测量的惯性矢量误差反而比较大。因此，为了得到形变测量所需的惯性矢量，从这些组合惯性导航系统(IINS)的高性能标准输出(姿态、速度和位置)出发反向解算出惯性矢量用于形变测量是一种科学有效的方法。

本发明公开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，采用反向解算组合惯性导航系统(IINS)的标准姿态、速度、位置导航输出参量，得到等效惯性矢量值，再利用惯性矢量匹配方法实现高精度形变测量，该方法避免了不同形式结构的IINS无法直接提供惯性矢量测量值的限制，且可兼容不同IINS与IMU构成的混合形变测量系统，同时还可抑制多种误差因素对形变测量的影响，提高测量精度，充分发挥现有IINS资源的作用，可直接应用于现有舰船不同形式结构组合惯性导航系统的形变测量中，实用性强。本发明的具体技术方案如下：

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，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)：