[发明专利]一种基于惯性系重力特性的船载星敏感器定位方法

摘要

本发明公开了一种基于惯性系重力特性的船载星敏感器定位方法。通过自适应滤波器从加速度计输出比力信息中提取重力加速度，再根据重力加速度在惯性系下的投影特性，确定出高精度水平姿态基准信息，从而获得星敏感器高精度定位信息。本发明利用自适应滤波器及惯性系重力特性提取特定环境下的重力信息；提供稳定、独立、高精度水平姿态基准；提高了船载星敏感器定位精度。

主权项

一种基于惯性系重力特性的船载星敏感器定位方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一：通过全球定位GPS系统采集载体位置信息，并装订至导航计算机中；步骤二：获取星敏感器实时输出的载体系到惯性系转换矩阵角标b表示载体系，角标i表示地心惯性系；步骤三：采集加速度计输出的比力信息fb；步骤四：利用星敏感器输出载体系到惯性系转换矩阵将加速度计比力fb投影转换至惯性系内，即步骤五：确定惯性系相对地球系的转换矩阵步骤六：设计自适应数字滤波器，在惯性系内的加速度计比力fi中提取惯性系重力加速度其中，分别为gi在惯性系各轴上的分量，k≥0，表示k时刻，N为滤波器阶数，w(k)为自适应数字滤波器系数矩阵；步骤七：利用得到的重力加速度gi，计算重力加速度gi在赤道面的漂移角度α和重力加速度gi与赤道面的夹角β；步骤八：确定惯性系相对导航系的转换矩阵步骤九：利用惯性系相对地球系的转换矩阵和惯性系相对导航系的转换矩阵确定地球系到导航系的转换矩阵步骤十：利用地球系到导航系的转换矩阵得到最终载体的位置信息；所述的自适应数字滤波器系数矩阵的更新过程为：(1)计算k时刻导航系重力加速度Gn(k)Gn(k)=[Gxn(k),Gyn(k),Gzn(k)]T]]>Gxn(k)=Gyn(k)=0]]>分别为Gn在导航系各轴上的分量，G0＝9.78049m/s2，为地理纬度；(2)利用位置信息，确定k时刻地球系到导航系的转换矩阵其中，角标n表示导航系，λ表示地理经度；(3)利用惯性系相对地球系的转换矩阵和地球系到导航系的转换矩阵确定k时刻导航系到惯性系的转换矩阵Cni(k)=[Cen(k)·Cie(k)]T;]]>(4)根据导航系重力加速度Gn(k)和导航系到惯性系的转换矩阵确定k时刻惯性系理想重力加速度Gi(k)Gi(k)=Cni(k)·Gn(k);]]>(5)计算k时刻重力加速度的估计误差e(k)e(k)＝[ex(k),ey(k),ez(k)]Teq(k)=Gqi(k)-gqi(k),q=x,y,z;]]>(6)利用得到的估计误差e(k)，更新自适应数字滤波器系数矩阵元素：wq(k+1)=wq(k)+beq(k)·fqi(k),q=x,y,z]]>其中自适应数字滤波器系数矩阵元素的初始值wq(0)预先设定，b为全局步长参数。