[发明专利]一种船用惯性导航系统双点位置数据校准方法

摘要

本发明涉及惯性导航系统技术领域，为了解决“综合校准”方法中存在的校准数据采集时间长、校准精度不高的问题，本发明出了一种船用惯性导航系统两次单点位置数据校准方法，船舶在码头初始启动后开始远航，船舶在海上航行一段时间，惯性导航系统积累一定导航误差需要校准时，根据本校准方法只需获得外部提供两次单点位置导航数据，即可对系统进行校准，该方法不仅能够缩短校准数据采集的时间，而且还能进一步提高惯性导航系统精度。

主权项

一种船用惯性导航系统双点位置数据校准方法，其特征在于：适用于船舶未装载天文导航设备，不能提供外部准确的航向信息的情况，该方法实现的具体过程如下：步骤一：船舶航行一段时间t1，根据船舶上的惯性导航系统输出的位置数据以及卫星导航接收机提供的导航数据，得到：δλ(t1)＝λ′(t1)‑λ(t1)               (1)δL(t1)＝L′(t1)‑L(t1)                  (2)其中，λ(t1)表示tx1时刻卫星导航接收机提供的单点位置经度，λ′(t1)表示tx1时刻惯性导航系统输出的位置经度，δλ(t1)表示tx1时刻惯性导航系统累计的位置经度误差；L(t1)表示tx1时刻卫星导航接收机提供的单点位置纬度，L′(t1)表示tx1时刻惯性导航系统输出的位置纬度，δL(t1)表示tx1时刻惯性导航系统累计的位置纬度误差；步骤二：船舶航行一段时间t2，根据船舶上的惯性导航系统输出的位置数据以及卫星导航接收机提供的导航数据，得到：δλ(t2)＝λ′(t2)‑λ(t2)                (3)δL(t2)＝L′(t2)‑L(t2)                   (4)其中，船舶航行时间t2包含t1；λ(t2)表示tx2时刻卫星导航接收机提供的单点位置经度，λ′(t2)表示tx2时刻惯性导航系统输出的位置经度，δλ(t2)表示tx2时刻惯性导航系统累计的位置经度误差；L(t2)表示tx2时刻卫星导航接收机提供的单点位置纬度，L′(t2)表示tx2时刻惯性导航系统输出的位置纬度，δL(t2)表示tx2时刻惯性导航系统累计的位置纬度误差；步骤三：根据惯性导航系统累计的位置误差δλ(t1)、δL(t1)、δλ(t2)、δL(t2) 以及公式(5)和(6)，得到惯性导航系统误差源陀螺漂移(εx，εy，εz)的公式(7)： δλ ( t 1 ) δL ( t 1 ) = tgL Ω ( 1 - cos Ω t 1 ) - ( tg Ω sin L sin Ω t 1 + cos L t 1 ) sin L Ω sin Ω t 1 - sin L t 1 1 - cos Ωt 1 Ω cos L - tgL Ω sin Ω t 1 Ω ϵ X ϵ Y ϵ Z - - - ( 5 ) δλ ( t 2 ) δL ( t 2 ) = tgL Ω ( 1 - cos Ω t 2 ) - ( tg Ω sin L sin Ω t 2 + cos L t 2 ) sin L Ω sin Ω t 2 - sin L t 2 1 - cos Ωt 2 Ω cos L - tgL Ω sin Ω t 2 Ω ϵ X ϵ Y ϵ Z - - - ( 6 ) ϵ X ϵ Y ϵ Z = tgL Ω ( 1 - cos Ω t 1 ) - ( tgL Ω sin L sin Ω t 1 + cos L t 1 ) sin L Ω sin Ω t 1 - sin L t 1 sin Ω t 1 Ω sin L Ω ( 1 - cos Ω t 1 ) - cos L Ω ( 1 - cos Ω t 1 ) tgL Ω ( 1 - cos Ω t 2 ) - ( tgL Ω sin L sin Ω t 2 + cos L t 2 ) sin L Ω sin Ω t 2 - sin L t 2 - 1 δλ ( t 1 ) δL ( t 1 ) δλ ( t 2 ) - - - ( 7 ) 其中，Ω表示地球自转角速率，L表示纬度；步骤四：采用惯性导航系统误差源陀螺漂移(εx，εy，εz)，对惯性导航系统进行补偿，由此实现对惯性导航系统的一次校准。