[发明专利]一种考虑偏差时引入伪测量的重力梯度运动学导航方法

摘要

一种考虑偏差时引入伪测量的重力梯度运动学导航方法，属于自主导航领域。其步骤如下：一：准备工作：给出重力梯度相关的计算公式，以及重力梯度在不同坐标系下的表示；二：设置解算初始参数，准备数据，例如迭代初值、测量方差的选取等；三：利用EGM2008模型计算重力梯度值和重力梯度对位置的偏导阵；四：引入伪测量，构建运动学导航观测模型；五：利用非线性最小二乘方法进行迭代求解。通过以上步骤，引入伪测量，增加了观测信息，然后构建考虑测量偏差的重力梯度序贯运动学导航观测方程。摆脱了传统卫星定轨应用中对卫星动力学约束的依赖，将重力梯度导航的应用扩展到一般物体，从而大大提高了重力梯度定位导航的应用潜力和应用价值。

主权项

1.一种考虑偏差时引入伪测量的重力梯度运动学导航方法，其特征在于：首先以重力梯度作为单独的导航系统，并将其应用到航天器导航上；其次，仅仅将重力梯度值为测量值，结合高精度重力场模型，通过模型解算重力梯度；并考虑重力梯度仪所带有的测量偏差，利用运动学序贯方法估计出载体所处的位置信息及速度信息；另外，为弥补考虑测量偏差时重力梯度运动学导航观测方程秩亏的问题，方法引入了伪测量的概念，解决了观测方程秩亏的问题，可以实现卫星位置与偏差的同时估计。本方法主要实施步骤为：设置初始参数；采用高精度的EGM2008模型计算地球固联坐标系(ECEF)相应位置处的重力梯度值和重力梯度对位置的偏导阵Hg；为解决考虑测量偏差时同时估计偏差和位置造成的观测方程秩亏的问题，首先在重力梯度运动学实时定位导航中引入了伪测量的概念，利用测量偏差几乎不随时间变化这一特点，将前一历元的测量偏差的估计量作为本历元测量偏差的虚拟观测量，并构建引入伪测量的运动学导航观测方程。最后，对测量方程进行线性化，并通过迭代最小二乘方法进行求解。得到卫星位置和重力梯度仪的测量偏差。通过以上步骤，引入伪测量，增加了观测信息，然后构建考虑测量偏差的重力梯度序贯运动学导航观测方程。摆脱了传统卫星定轨应用中对卫星动力学约束的依赖，将重力梯度导航的应用扩展到一般物体。