[发明专利]一种基于对偶四元数的惯性/GPS组合导航方法

摘要

本发明公开了一种基于对偶四元数的惯性/GPS组合导航方法，属于飞行器组合导航技术领域。该方法首先建立陀螺和加速度计误差模型，并将陀螺及加速度计误差扩展为系统状态变量，构建基于对偶四元数的惯性/GPS组合卡尔曼滤波状态方程；随后，结合GPS的量测信息及对偶四元数捷联惯导算法的计算值，构建基于对偶四元数的惯性/GPS组合卡尔曼滤波量测方程；最后，对系统状态方程和量测方程进行离散化处理，采用卡尔曼滤波进行闭环估计并对惯导算法中的推力速度对偶四元数、引力速度对偶四元数、位置对偶四元数进行修正，从而得到载体的导航信息。本方法能够有效利用GPS的输出信息对惯导解算误差进行修正，提高惯性导航系统性能，适用于工程应用。

主权项

一种基于对偶四元数的惯性/GPS组合导航方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，建立陀螺、加速度计误差模型，所述陀螺误差包括常值漂移误差、一阶马尔科夫过程随机噪声以及白噪声随机误差，所述加速度计误差为一阶马尔科夫过程随机噪声；步骤2，在步骤1对陀螺和加速度计误差建模的基础上，将步骤1所述的陀螺常值漂移误差、陀螺一阶马尔科夫过程随机噪声、加速度计一阶马尔科夫过程随机噪声扩展为系统状态变量，构建基于对偶四元数的惯性/GPS组合卡尔曼滤波状态方程；步骤3，将GPS输出的地理系速度、地球系位置测量误差建模为白噪声，并将其测得的地理系速度转化为惯性系速度，结合由对偶四元数捷联惯导算法计算得到的惯性系速度及地球系位置，构建基于对偶四元数的惯性/GPS组合卡尔曼滤波量测方程；步骤4，对系统状态方程和量测方程进行离散化处理，并采用卡尔曼滤波对状态量进行闭环估计，利用估计所得的对偶四元数误差对惯导算法中的推力对偶四元数、引力对偶四元数、位置对偶四元数进行修正，从而得到载体的速度、位置、姿态等导航信息。