[发明专利]一种高超声速飞行器动态杆臂效应智能补偿方法

说明书

本发明公开了一种高超声速飞行器动态杆臂效应智能补偿方法，属于惯性导航领域；具体包括：首先，针对高超声速飞行器，建立高动态弹性变形下的动态杆臂效应误差模型；并同时建立高超声速飞行器INS误差模型；然后对动态杆臂效应误差模型中的固有频率进行强化学习，实现动态环境下飞行器杆臂的补偿后代入原动态杆臂效应误差模型，进行INS/GNSS组合导航；最后将当前导航结果与GNSS的定位结果的误差作为强化学习标志位，当误差大于阈值时，采集距离飞行器当前时刻最近的N秒IMU和GNSS数据，对固有频率进行自适应学习，并反馈给动态杆臂效应误差模型继续滤波和定位，进行导航结果的修正。本发明具有准确率高、适应性强的优点。

技术领域

本发明属于惯性导航领域，涉及一种高超声速飞行器动态杆臂效应智能补偿方法。

背景技术

在现代化武器飞行作战的环境下，对飞行器的精确打击提出了更高的要求。导航精度是 衡量武器精度的重要指标，而惯导系统由于其自主导航的优点，一般被选为飞行器的主导航 系统。但是惯导系统中的惯性组件在安装过程中一般很难满足与飞行器质心重合的要求，因 此惯组器件与飞行器质心间存在的杆臂长度会产生杆臂效应误差。为了提高飞行器的导航精 度，杆臂效应误差的补偿是十分重要的一步。

高超声速飞行器是目前备受关注的尖端武器，其高超声速与高机动、难拦截的特性受到 各国的追捧。但是其严酷的飞行环境也为其精确导航的实现增加了难度，在高超声速的基础 上还存在弹性变形与质心偏移的影响。而在高速及高机动的环境下，其惯组器件产生的杆臂 效应误差的影响也在进一步凸显。因此，研究高超声速飞行器惯组系统的动态杆臂效应误差 具有十分重要的意义。

现有的杆臂效应误差补偿方法一般分为力学补偿法和数字滤波法，见文献[1]。力学补偿 法的前提是杆臂长度已知，计算出杆臂效应误差从而实现对其补偿。数字滤波法的前提是杆 臂效应误差和加速度计输出信号之间的频率特性已知，从而利用滤波的方法实现对杆臂效应 误差的补偿。Liu Z,Wang L,Li K,et al.利用物理平台来分析惯性测量单元(IMU)的快速 旋转、加速度计与旋转中心之间的位置误差所引起的杆臂效应误差，见文献[2]。Chang G,Liu M.研究了具有恒定杆臂效应的INS/GPS组合导航系统，见文献[3]。Xiong Z,Peng H,Wang J,et al.提出了一种高超声速巡航飞行器捷联惯导系统杆臂效应的动态标定方法。通过将杆 臂长度作为卡尔曼滤波的状态变量，建立了杆臂效应模型，对杆臂长度进行标定，补偿杆臂 效应误差，提高捷联惯导系统的精度，见文献[4]。

但是，上述文献[1-4]中对于杆臂效应误差的补偿，采用的前提均是杆臂长度不发生改变 的情况，不能反映飞行器在实际飞行环境中的动态杆臂误差。虽然也有学者针对杆臂的挠性 变形进行补偿研究，见文献[5]，但是并没有考虑其他影响杆臂变化的因素，并且对于挠性变 形的模型参数也缺少更加详细的分析，只针对随机挠性变形进行了补偿，在适用性上还有待 完善。

发明内容

本发明针对高超声速飞行器复杂动态环境下的杆臂效应补偿，建立了更加完善的弹性变 形动态杆臂模型，并提出了一种高超声速飞行器动态杆臂效应智能补偿方法，有效提高了飞 行器的导航精度。

所述高超声速飞行器动态杆臂效应智能补偿方法，具体步骤如下：

步骤一、针对高超声速飞行器，基于现有的杆臂效应误差模型，建立高动态弹性变形下 的动态杆臂效应误差模型；

当考虑杆臂长度的变化时，弹性变形下的动态杆臂效应误差模型为：