[发明专利]基于量测失准角的动基座传递对准方法

摘要

本发明提供一种基于量测失准角的动基座传递对准方法，包括以下步骤步骤1、子惯导系统利用主惯导系统采用固定频率发送的导航参数完成粗对准，前述导航参数包括速度、姿态和位置信息；步骤2、采用“量测失准角+速度”匹配方式建立系统状态方程、系统观测方程；步骤3、子惯导系统利用主惯导以固定频率发送给子惯导系统的速度与姿态信息构造观测量；以及步骤4、采用卡尔曼滤波进行迭代解算，估算子惯导系统的姿态失准角及速度、位置误差的状态估算值，并据此对子惯导系统的导航信息进行修正，完成传递对准。

主权项

一种基于量测失准角的动基座传递对准方法，应用于由主惯导系统和子惯导系统组成的惯性导航系统，前述主惯导系统和子惯导系统均为捷联式惯性导航系统，其特征在于，该方法的实现包括以下步骤：步骤1、子惯导系统利用主惯导系统采用固定频率发送的导航参数完成粗对准，前述导航参数包括速度、姿态和位置信息；步骤2、采用“量测失准角+速度”匹配方式建立系统状态方程、系统观测方程；步骤3、子惯导系统利用主惯导以固定频率发送给子惯导系统的速度与姿态信息构造观测量；以及步骤4、采用卡尔曼滤波进行迭代解算，估算子惯导系统的姿态失准角及速度、位置误差的状态估算值，并据此对子惯导系统的导航信息进行修正，完成传递对准；其中，在前述步骤2中，采用“量测失准角+速度”匹配方式建立系统状态方程、系统观测方程，具体如下：步骤2‑1、系统姿态误差方程、速度误差方程及惯性器件误差方程建立如下：δV·n=fn×φn-2(δωien+δωenn)×Vn-2(ωien+ωenn)×δVn+▿n]]>φ·=-ωinn×φ-Cbnδωibb+δωinn]]>ϵ·=0]]>▿·=0]]>λ·=0]]>式中，φn为子惯导系统的失准角，为地球自传角速率在导航坐标下的投影，为导航系相对地球系的旋转角速率，为子惯导的姿态矩阵，δV＝[δVe δVn δVu]为子惯导系统的东、北、天方向的速度误差，分别为主惯导系统的东、北、天方向的速度，wie为地球转动角速率，是主惯导系统加速度计测量到的比力通过坐标转换后得到的导航系下东、北、天三个方向上的比力分量，ε＝[εx εy εz]为子惯导陀螺在体坐标系下的随机常值漂移，为子惯导加速度计在体坐标系下的随机常值偏置，λ＝[λx λy λz]为子惯导系统相对主惯导系统的安装误差角在体坐标系下的分量；分别表示对对应参数的微分；前述的系统状态方程建立如下：X·=FX+GW]]>式中，X为系统状态矢量，F为系统状态转移矩阵，G为系统噪声驱动矩阵，W为系统噪声矢量，且：1)X为系统状态矢量：X=φδVϵ▿λ15×1]]>2)F为系统状态转移矩阵：式中，矩阵块F1与F2表达如下：F1=0ωiesinL+VERN+htanL-(ωiecosL+VERN+h)-(ωiesinL+VERN+htanL)0-VNRM+hωiecosL+VERN+hVNRM+h00-fUfNfU0-fE-fNfE0]]>F2=0-1RM+h01RN+h00tanLRN+h0002ωiesinL+VERN+htanL-(2ωiecosL+VERN+h)-(2ωiesinL+VERN+htanL)0-VNRM+h2ωiecosL+VERN+hVNRM+h0]]>其中，Rm为子午圈曲率半径；Rn为卯酉圈曲率半径；h为载体当前的高度；L为载体当前所处位置的纬度；步骤2‑2、系统观测方程建立如下：Z＝HX+V式中，为观测量，为量测失准角在x、y、z轴上的分量；V是量测噪声且为均值为零的高斯白噪声，其协方差为E[VVT]＝R，R为量测噪声方差阵；H为系统的观测矩阵：H=-Cnm03×303×303×3I3×303×3I3×303×303×303×36×15]]>其中：I为单位矩阵，为主惯导系统姿态矩阵的转置。