[发明专利]一种系泊状态下舰船的快速初始对准方法和装置

权利要求书

1.一种系泊状态下舰船的快速初始对准方法，其特征在于，包括：

步骤1，获取舰船上的传感器的实时数据，所述实时数据包括：捷联惯导系统SINS的陀螺仪测量值、加速度计测量值以及卫星导航接收机GNSS的速度阻尼信息和位置阻尼信息；

步骤2，建立初始对准参考坐标系，所述初始对准参考坐标系包括：地心惯性坐标系、地球坐标系、载体坐标系、导航坐标系、计算导航坐标系；

步骤3，基于所述初始对准参考坐标系，建立系泊状态下的改进的非线性初始对准误差模型，并对改进的所述非线性初始对准误差模型进行离散化，形成非线性离散对准模型，以针对非线性误差对准模型进行改进，将误差统一定义在计算导航坐标系下；

步骤4，基于所述获取舰船上的传感器的实时数据，进行导航解算，生成所述舰船的姿态和速度；然后基于所述获取舰船上的传感器的实时数据，根据所述非线性离散对准模型，构建用于初始对准的四元数无味估计器估计模型；然后利用所述四元数无味估计器估计模型的状态参数，对所述姿态和速度进行闭环反馈校正，将校正后的姿态四元数转换成欧拉角实时输出，直至对准过程结束；

所述系泊状态下的改进的非线性初始对准误差模型如下：

式中：表示状态；f(·)表示非线性状态函数；G表示噪声驱动矩阵；w＝[w_g^T,w_a^T]^T表示陀螺仪和加速度计的测量白噪声；y＝dv^n′＝v^n′表示速度误差量测，H表示线性量测矩阵，v表示量测白噪声；

表示n′系相对n系方向余弦矩阵对应的姿态误差四元数微分；

表示由位置阻尼信息p_g获得的表示由速度阻尼信息和位置阻尼信息p_g获得的

n系—导航坐标系，选用载体所在位置的当地地理坐标系，其x轴、y轴和z轴分别指向当地东向、北向和天向；

n′系—计算导航坐标系，表示存在误差的导航坐标系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

i系—地心惯性坐标系，坐标系原点为地心，x轴指向赤道与黄道相交的春分点，z轴沿地球自转轴指向北极点，y轴与x轴和z轴构成右手坐标系，坐标系相对惯性空间保持不变；

e系—地球坐标系，坐标系原点为地心，x轴指向格林威治子午线，z轴沿地球自转轴指向北极点，y轴与x轴和z轴构成右手坐标系，坐标系跟随地球自转；

b系—载体坐标系，坐标系原点为载体重心，其x轴、y轴和z轴分别指向载体的右前上；

n系—导航坐标系，选用载体所在位置的当地地理坐标系，其x轴、y轴和z轴分别指向当地东向、北向和天向；

n′系—计算导航坐标系，表示存在误差的导航坐标系。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤31，基于所述初始对准参考坐标系，建立改进的SINS四元数姿态阻尼误差微分方程；

步骤32，基于所述初始对准参考坐标系，建立改进的SINS速度阻尼误差微分方程；

步骤33，基于所述改进的SINS四元数姿态阻尼误差微分方程和所述改进的SINS速度阻尼误差微分方程，以导航系解算速度和真实速度之间的误差为量测量，建立系泊状态下的改进的非线性初始对准误差模型。