[发明专利]一种基于雷速的中精度航姿系统组合导航方法

摘要

本发明属于惯性导航领域，具体涉及一种基于雷速的中精度航姿系统组合导航方法。目的是克服中精度航姿系统纯惯性导航定位精度差的不足之处。该方法的步骤为：(1)在航姿系统准备阶段进行基于速度或速度与姿态相匹配的动基座对准；(2)利用航姿系统速度信息修正雷速信息；(3)利用修正后的雷速信息辅助航姿系统进行组合导航。该方法利用修正后的雷速信息辅助中精度航姿系统进行组合导航，大幅度提高了鱼雷的制导定位精度，克服了组合导航精度低，组合信息波动幅度大等缺点；且无需增加新设备，成本低、自主性好、方法简单易行，为中精度航姿系统提高组合导航精度提供了一种有效途径。

主权项

一种基于雷速的中精度航姿系统组合导航方法，包括下列步骤：（1）在航姿系统准备阶段进行基于速度或速度与姿态相匹配的动基座对准；（2）利用航姿系统速度信息修正雷速信息；（3）利用修正后的雷速信息辅助航姿系统进行组合导航；所述步骤（3）中，利用修正后的雷速信息进行航向分解得到北向、东向速度；再得到航位推算后的纬度、经度；以航姿系统相对雷速的速度误差和相对航位推算的经纬度误差作为观测量，建立组合导航卡尔曼滤波器，进行导航计算；所述步骤（2）中修正雷速信息的方法如下：（2.1）计算航姿系统合速度：$V_{\mathrm{INS}}=\sqrt{V_N^2+V_E^2}$其中，V_N、V_E分别为航姿系统纯惯性导航速度信息，V_INS为计算出的航姿系统合速度；（2.2）计算实时雷速误差：δV＝V_LS‑V_INS其中，V_LS为经鱼雷螺旋桨转速换算得到的雷速信息，δV为计算出的实时雷速误差；所述步骤（2）中采用滑动平均方法估计平均雷速误差用雷速信息V_LS减去实时雷速误差或平均雷速误差得到修正后的雷速信息V_L'_S；所述步骤（3）的组合导航具体分为：（3.1）对修正后的雷速信息V_L'_S进行航向分解：其中，为航姿系统航向角，V_N2、V_E2为航向分解后的北向、东向速度；（3.2）进行航位推算：$\left\{\begin{array}{c}{L}_{\mathrm{DR}}=L_0+{\∫}_0^n{V}_{N2}\mathrm{dt}/R_N\\ {\mathrm{\λ}}_{\mathrm{DR}}={\mathrm{\λ}}_0+{\∫}_0^n{V}_{E2}\mathrm{dt}/\left(R_E\cos L_{\mathrm{DR}}\right)\end{array}\right.$其中，L₀、λ₀分别为开始航位推算时刻纬度、经度值；R_N为沿子午圈的曲率半径；R_E为沿卯酉圈的曲率半径；L_DR、λ_DR分别为航位推算后的纬度、经度，n为计算时间；（3.3）以航姿系统相对雷速的速度误差和相对航位推算的经纬度误差作为观测量建立组合导航卡尔曼滤波器，进行导航计算，其中，${\stackrel{\→}{Z}}_k=\left[\begin{array}{c}{V}_N-V_{N2}\\ V_E-V_{E2}\\ L-L_{\mathrm{DR}}\\ \mathrm{\λ}{-\mathrm{\λ}}_{\mathrm{DR}}\end{array}\right],$V_N、V_E分别为惯导系统导航解算出的北向、东向速度；L、λ分别为惯导系统导航解算出的纬度、经度。