[发明专利]一种中高空超声速靶标导航方法

摘要

本发明涉及一种中高空超声速靶标导航方法，在成熟的当地水平坐标系导航算法的基础上，通过坐标转换，得到发射坐标系的导航参数，满足制导控制系统的导航需求，容易与制导控制系统、仿真系统等进行整合。

主权项

1.一种中高空超声速靶标导航方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：捷联惯导系统初始对准，包括以下子步骤：子步骤一：在当地水平坐标系下，中高空超声速靶标捷联惯导系统通过外部装订参数方法进行初始对准，得到发射点经度L₀、发射点大地纬度λ₀、发射点椭球高度H₀、发射方位角A₀以及当地水平坐标系初始航向角ψ_n0；由于是地面静止发射，初始速度为零；子步骤二：计算捷联惯导系统的初始俯仰角和滚转角，公式如下：式中：θ_n0和γ_n0分别为当地水平坐标系下的初始俯仰角和滚转角；f_xm、f_ym和f_zm为右前上三轴加速度计输出平均值；子步骤三：考虑地球自转的影响，利用初始姿态角和装订的位置信息估计三轴陀螺仪漂移：式中，ω_xb、ω_yb和ω_zb是三轴陀螺仪的估计漂移，ω_xm、ω_ym和ω_zm是三轴陀螺仪输出平均值，是初始姿态矩阵，是初始位置矩阵，ω_ie是地球自转角速度，其中：步骤二：在扣除了三轴陀螺仪漂移的基础上，采用角增量和速度增量进行数字递推以完成姿态、速度、位置的数值更新；步骤三：捷联惯导系统/全球卫星导航系统组合导航，包括以下子步骤：子步骤一：当接收到全球卫星导航系统秒脉冲中断，置当前状态为状态1，并记录当前时刻t1。子步骤二：惯组数据为周期性数据，并进行周期性捷联惯导数值更新。更新周期中检测到当前状态为状态1时，则锁存当前的加速度计和陀螺仪数据，以及捷联惯导的位置速度和姿态数据，作为组合导航的SINS量测量；置当前状态为状态2，并记录当前时刻t2。子步骤三：当接收到全球卫星导航系统数据中断，接收全球卫星导航系统数据。如果检测到当前状态为状态2，则置当前状态为状态3，并记录当前时刻t3。子步骤四：进行组合条件的判断，判断卫星个数是否大于3；卫星模式是否处于定位状态；VDOP与HDOP值的平方和是否小于100；秒脉冲锁存时刻的三个加速度计平方和是否小于10000；t3‑t1的数值小于80ms。如果上述条件均满足，则进行组合导航算法，并进行惯导修正；否则到子步骤五。子步骤五：置当前状态为无效，等待秒脉冲中断，回到子步骤一；步骤四：将当地水平坐标系参数转换到发射系算法，最终输出发射坐标系的相关参数，包括以下子步骤：子步骤一：位置信息转换根据靶标当前的纬经高(L,λ,H)，可得到当前的地固系下的位置p_e＝[x_e,y_e,z_e]^T，即其中，e是地球偏心率。根据地固系下的位置，可得到发射系下的当前位置p_g为式中，p_e0为地固系下靶标发射点的位置初值，为地固系到发射系的转换矩阵，即e 系旋转到g系由3次旋转获得，各次旋转描述如下：子步骤二：姿态信息转换发射系下的姿态矩阵由g系→e系→n系→b_n→b_g系多次转换得到：式中，各姿态矩阵的定义为：a)、为g系旋转到e系的旋转矩阵，前面已经描述。b)、为n系旋转到e系的旋转矩阵，由3次旋转获得，涉及靶标经度λ、纬度L，各次旋转描述如下：c)、为n系旋转到b_n系的旋转矩阵，由三次旋转获得；d)、为b_n系和b_g系两种弹体坐标系之间的旋转矩阵，令则得到了靶标在发射系下的三个姿态角为子步骤三：速度信息转换根据当地水平系下的速度矢量v_enu，可得到发射系下的速度矢量v_g式中，和前面已经描述。子步骤四：攻角侧滑角的扩展由靶标发射系的速度矢量v_gxyz＝[v_gx,v_gy,v_gz]^T，可得载体系速度矢量则攻角α、侧滑角β为