專利名稱：一種引入陀螺信息的二位置捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于慣性導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，是一種用于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)方法， 適用于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)工作前的自主初始對準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)的任務(wù)是獲取捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)工作的初始姿態(tài)矩陣。根據(jù)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)的過程，可將初始對準(zhǔn)分為兩個(gè)階段粗對準(zhǔn)和精對準(zhǔn)。解析粗對準(zhǔn)是最為常用的自主式粗對準(zhǔn)方法，它利用地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度在導(dǎo)航系和載體坐標(biāo)系上投影的變換關(guān)系計(jì)算出初始姿態(tài)矩陣；在粗對準(zhǔn)基礎(chǔ)上，建立小姿態(tài)角的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)自對準(zhǔn)誤差方程，利用線性卡爾曼濾波實(shí)現(xiàn)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的自主對準(zhǔn)這一過程稱為精對準(zhǔn)。對準(zhǔn)精度和對準(zhǔn)速度是捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)的最重要的兩項(xiàng)性能指標(biāo)。捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)自對準(zhǔn)系統(tǒng)狀態(tài)模型維數(shù)為10，采用單一固定位置對準(zhǔn)時(shí)系統(tǒng)的可觀測性矩陣秩為7，系統(tǒng)不滿秩存在部分狀態(tài)量不能觀測或可觀測度較低。初始對準(zhǔn)的方位失準(zhǔn)角收斂速度和精度都較低，且部分慣性器件誤差不能進(jìn)行估計(jì)。通過改變載體姿態(tài)或轉(zhuǎn)動(dòng)慣性測量單元的方法可以提高系統(tǒng)狀態(tài)的可觀測性，從而對更多狀態(tài)變量進(jìn)行估計(jì)，提高方位失準(zhǔn)角的估計(jì)精度。二位置初始對準(zhǔn)方法基于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)自對準(zhǔn)方法，在捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)自對準(zhǔn)基本收斂的情況下引入第二個(gè)位置，提高初始對準(zhǔn)系統(tǒng)的可觀性，估計(jì)慣性器件誤差， 從而提高初始對準(zhǔn)的精度。由于，第二個(gè)位置的引入需在第一個(gè)位置基本收斂情況下才能進(jìn)行，同時(shí)引入第二位置后，卡爾曼濾波器還需要一定的時(shí)間收斂，其對準(zhǔn)精度的代價(jià)是延長了初始對準(zhǔn)的時(shí)間。本發(fā)明針對常規(guī)二位置初始對準(zhǔn)方法中提高了對準(zhǔn)精度而延長了初始對準(zhǔn)時(shí)間的問題，提出了一種引入陀螺信息的二位置捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)方法。在捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)自對準(zhǔn)原理的基礎(chǔ)上，將陀螺信息引入捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)二位置對準(zhǔn)過程。從而有效估計(jì)慣性器件隨機(jī)常值誤差，明顯提高捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)的速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)自主初始對準(zhǔn)的方法，該方法可以實(shí)現(xiàn)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的高精度快速自主初始對準(zhǔn)。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明是一種引入陀螺信息的二位置捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)方法，相對于固定位置的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)自主對準(zhǔn)方法，該方法不要求引入外部輔助手段，通過引入捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)自身慣性器件的信息，達(dá)到提高初始對準(zhǔn)精度、縮短對準(zhǔn)時(shí)間的目的。其特征在于包括下列步驟(1)建立捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)狀態(tài)方程；
(2)建立捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)引入陀螺信息的初始對準(zhǔn)量測方程；
(3)構(gòu)建用于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)的卡爾曼濾波器；
(4)采集捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)信息，完成第一位置的初始對準(zhǔn)濾波；
(5)采集捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)信息，完成第二位置的初始對準(zhǔn)濾波。本發(fā)明所述的建立捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)狀態(tài)方程方法如下捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)小失準(zhǔn)角自對準(zhǔn)是在粗對準(zhǔn)之后，假設(shè)三個(gè)失準(zhǔn)角均為小角度情況下進(jìn)行的，本發(fā)明所述初始對準(zhǔn)均指精對準(zhǔn)過程。捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)姿態(tài)和速度誤差方程為
權(quán)利要求
1.-種引入陀螺信息的二位置捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)方法，其特征在于包括下列驟步(1)建立捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)狀態(tài)方程；(2)建立捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)引入陀螺信息的初始對準(zhǔn)量測方禾！(3)構(gòu)建用于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)的卡爾曼濾波器；(4)采集捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)信息，完成第一位置的初始對準(zhǔn)濾波；(5)采集捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)信息，完成第二位置的初始對準(zhǔn)濾波；步驟(1)所述的建立捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)狀態(tài)方程方法如下捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)小失準(zhǔn)角自對準(zhǔn)是在粗對準(zhǔn)之后，假設(shè)三個(gè)失準(zhǔn)角均為小角度情況下進(jìn)行的，捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)姿態(tài)和速度誤差方程為
全文摘要
一種引入陀螺信息的二位置捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)方法，包括建立捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)狀態(tài)方程；建立捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)引入陀螺信息的初始對準(zhǔn)量測方程；構(gòu)建用于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)的卡爾曼濾波器；采集捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)信息，完成第一位置的初始對準(zhǔn)濾波；采集捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)信息，完成第二位置的初始對準(zhǔn)濾波。本發(fā)明提出了一種引入陀螺信息的二位置捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)方法，在捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)二位置對準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上，將等效東向陀螺信息引入初始對準(zhǔn)觀測方程，從而實(shí)現(xiàn)對慣性器件隨機(jī)常值誤差的快速估計(jì)，實(shí)現(xiàn)方位角的快速對準(zhǔn)，其最終對準(zhǔn)精度與常規(guī)二位置對準(zhǔn)方法類似，對準(zhǔn)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)二位置對準(zhǔn)方法。
文檔編號G01C25/00GK102519485SQ20111040680
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者嚴(yán)良濤, 余恭敏, 劉蓉, 曾劍峰, 林舟杰, 熊劍, 王吉旭, 郭杭 申請人:南昌大學(xué)