[发明专利]一种基于惯导和卫星方向矢量的组合导航方法

权利要求书

1.一种基于惯导和卫星方向矢量的组合导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：利用星敏感器对单个已编目的空间目标进行观测，根据观测图像获取观测的空间目标在星敏感器像平面的坐标；

步骤S2：获取观测的空间目标相对于星敏感器的方向矢量；

步骤S3：构建组合导航系统模型：以飞行器的位置、速度、姿态、加速度计偏置和陀螺仪漂移为状态量构建状态方程；以观测的空间目标相对于星敏感器的方向矢量为观测量构建测量方程；

步骤S4：利用滤波算法获得飞行器的导航状态量估计值，并利用获得的加速度计偏置和陀螺仪漂移的估计值对惯性导航进行修正。

2.根据权利要求1所述的基于惯导和卫星方向矢量的组合导航方法，其特征在于，所述步骤S2具体是：根据观测的空间目标在星敏感器像平面的坐标以及星敏感器光轴在惯性空间中的指向，计算得出观测空间目标的天球坐标，记为；

则观测空间目标相对于星敏感器的方向矢量表示为：

，

其中，为观测空间目标k时刻的赤经，为观测空间目标k时刻的赤纬。

3.根据权利要求2所述的基于惯导和卫星方向矢量的组合导航方法，其特征在于，利用观测图像中的背景恒星与恒星星表进行匹配，获得星敏感器光轴在惯性空间中的指向。

4.根据权利要求1所述的基于惯导和卫星方向矢量的组合导航方法，其特征在于，所述步骤S1中，观测的空间目标在已知空间目标编目数据库中的编号为已知。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于惯导和卫星方向矢量的组合导航方法，其特征在于，所述步骤S3中，状态方程的构建具体如下：

以飞行器的位置、速度、姿态、加速度计偏置和陀螺仪漂移为状态量X，则状态量，表示飞行器三轴位置，表示飞行器三轴速度，表示飞行器三轴姿态，表示惯导加速度计三轴偏置， 表示陀螺仪三轴漂移；

则构建的状态方程为：

，

为系统状态转移函数，为系统过程噪声，为k时刻的状态量。

6.根据权利要求5所述的基于惯导和卫星方向矢量的组合导航方法，其特征在于，测量方程的构建如下：

以观测空间目标相对于星敏感器的方向矢量为观测量，测量方程如下：

，

其中，为飞行器位置，为已编目空间目标的位置，为测量噪声。

7.根据权利要求5所述的基于惯导和卫星方向矢量的组合导航方法，其特征在于，所述步骤S4中，采用无迹卡尔曼滤波算法获得飞行器的导航状态量估计值；其中，状态方程用于无迹卡尔曼滤波算法中的时间更新步骤，测量方程用于无迹卡尔曼滤波算法中的测量更新步骤。

8.根据权利要求5所述的基于惯导和卫星方向矢量的组合导航方法，其特征在于，步骤S4获得的导航状态量估计值中：飞行器的位置、速度和姿态的估计值作为输出，加速度计偏置和陀螺仪漂移的估计值则用于对惯性导航中的系统状态转移函数进行修正。