[发明专利]基于陀螺误差修正的对偶四元数惯性/天文组合导航方法

摘要

本发明公开了一种基于陀螺误差修正的对偶四元数惯性/天文组合导航方法，属于飞行器组合导航技术领域。该方法首先建立了陀螺与加速度计误差模型；随后，将陀螺和加速度计误差扩展为系统状态量，建立基于对偶四元数的惯性/天文组合导航状态方程与量测方程，并采用基于奇异值分解的可观测度分析方法对系统进行降维处理；最后,采用卡尔曼滤波方法对各状态量进行开环估计，利用估计值对陀螺原始输出进行在线修正。本方法在保证导航精度的同时提高了组合导航系统的实时性，且在天文星敏感器信息丢失的情况下，惯性导航系统仍能在一段时间内保持较高的精度，从而提高了惯性导航系统性能。

主权项

一种基于陀螺误差修正的对偶四元数惯性/天文组合导航方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将陀螺误差和加速度计误差均建模为常值误差与高斯白噪声随机误差，并将陀螺和加速度计的常值误差扩展为系统状态量，由此得到基于加性对偶四元数的惯性/天文组合导航状态方程；步骤2，天文星敏感器的输出值为机体系相对于惯性系的旋转四元数，将其输出误差建模为加性四元数，并利用陀螺输出的原始信息计算出机体系相对于惯性系的旋转四元数，结合两者的信息，构建基于加性对偶四元数的惯性/天文组合导航量测方程；步骤3，在步骤1、2的组合导航状态方程和量测方程的基础上，采用基于奇异值分解的可观测度分析方法对该状态方程中的状态变量进行可观测度分析，根据其分析结果，剔除可观测性差和不可观的状态分量，得到降维后的基于加性对偶四元数的惯性/天文组合导航状态方程；步骤4，对系统状态方程和量测方程进行离散化处理，并采用卡尔曼滤波方法对各状态变量进行开环估计，利用开环估计得到的陀螺常值漂移误差估计值对陀螺原始输出信息进行在线修正，然后基于修正后的陀螺输出信息进行对偶四元数捷联惯性导航解算。