一種基于外測速度信息的sins水平姿態(tài)誤差修正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于外測速度信息的SINS水平姿態(tài)誤差修正方法。通過將速度誤差信號先進(jìn)行方位角解耦，再進(jìn)行視加速度解耦，然后經(jīng)過控制器后形成控制量對水平姿態(tài)進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)了對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差的修正。相比其它組合導(dǎo)航方法，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對慣導(dǎo)位置和水平姿態(tài)的修正，同時通過設(shè)計控制器實(shí)現(xiàn)了對信號噪聲的濾除，不僅提高了組合導(dǎo)航系統(tǒng)的魯棒性，而且提高了組合導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。
【專利說明】一種基于外測速度信息的SINS水平姿態(tài)誤差修正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種誤差修正方法，尤其涉及一種基于外測速度信息的SINS水平姿態(tài)誤差修正方法，屬于組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，可用于航空航天、測繪等具有高精度導(dǎo)航要求的場合。
【背景技術(shù)】[0002]慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一個基于加速度二次積分的航程推算系統(tǒng)，它完全依靠機(jī)械設(shè)備和相應(yīng)的算法自動、獨(dú)立完成導(dǎo)航任務(wù)，和外界不發(fā)生任何光、電聯(lián)系。由于其具有隱蔽性好、工作環(huán)境不受氣象條件限制等優(yōu)點(diǎn)，成為航天、航空、航海領(lǐng)域中一種廣泛使用的主要導(dǎo)航系統(tǒng)。但慣性導(dǎo)航系統(tǒng)本身存在儀表誤差、初始對準(zhǔn)誤差、重力異常等問題，長時間工作時導(dǎo)航誤差隨時間發(fā)散。提高慣性導(dǎo)航系統(tǒng)性能的有效途徑是采用組合導(dǎo)航技術(shù)，即用兩種或兩種以上的非相似導(dǎo)航系統(tǒng)對同一導(dǎo)航信息做測量并解算以形成量測量，從這些量測量中計算出各導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差并校正。采用組合導(dǎo)航技術(shù)的系統(tǒng)稱為組合導(dǎo)航系統(tǒng)，參與組合的各個系統(tǒng)稱為子系統(tǒng)。組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計的一個重要方面是信息融合算法，即將不同導(dǎo)航系統(tǒng)獲得導(dǎo)航信息進(jìn)行融合得到高精度的導(dǎo)航輸出。目前常見的信息融合算法一般基于最優(yōu)估計理論，例如卡爾曼濾波理論以及其衍生算法。在使用卡爾曼濾波算法進(jìn)行組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計時需要建立系統(tǒng)的誤差模型，除此之外，卡爾曼濾波算法是一種遞推算法，啟動算法時需要設(shè)置參數(shù)初值，誤差模型的正確性和參數(shù)初值的合理性將對算法的收斂性產(chǎn)生直接影響，工程應(yīng)用時需要針對不同產(chǎn)品設(shè)置合理的參數(shù)初值，調(diào)試工作量很大。
[0003]另外，基于外測信息的位置速度修正方法，只能修正導(dǎo)航的位置和速度，不能修正姿態(tài)，在短時間內(nèi)可行，當(dāng)時間較長時，需要對水平姿態(tài)進(jìn)行修正。因此，為了提高組合導(dǎo)航系統(tǒng)對參數(shù)的魯棒穩(wěn)定性和修正算法的快速性，降低系統(tǒng)設(shè)計難度，修正導(dǎo)航水平姿態(tài)，提高導(dǎo)航結(jié)果的精確性，需要研究一種新型組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于外測速度信息的SINS水平姿態(tài)誤差修正方法，實(shí)現(xiàn)了對慣導(dǎo)位置和水平姿態(tài)的修正，提高了組合導(dǎo)航系統(tǒng)的精度。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種基于外測速度信息的SINS水平姿態(tài)誤差修正方法，步驟如下:
[0006](2)對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)測量獲得的速度I?與GPS獲得的載體真實(shí)北向速度V作差，得到速度誤差信號狀=
[0007](2)對步驟(1)得到的速度誤差信號進(jìn)行方位角解耦，解耦矩陣為A ；
[0008](3)對由步驟(2)解耦得到的信號再進(jìn)行視加速度解耦，解耦矩陣為B ；
[0009](4)將由步驟(3)解耦得到的信號經(jīng)過控制器q，得到姿態(tài)修正信號U(i)；[0010](5)再將步驟(4)得到的姿態(tài)修正信號輸入至用歐拉克雷洛夫角法表示的姿態(tài)微分方程中，經(jīng)積分運(yùn)算得到修正后的姿態(tài)角。
[0011]所述步驟(2)解耦矩陣A的形式為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于外測速度信息的SINS水平姿態(tài)誤差修正方法，其特征在于步驟如下:(1)對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)測量獲得的速度f與GPS獲得的載體真實(shí)北向速度V作差，得到速度誤差信號狀= F-F;(2)對步驟(1)得到的速度誤差信號進(jìn)行方位角解耦，解耦矩陣為A；(3)對由步驟(2)解耦得到的信號再進(jìn)行視加速度解耦，解耦矩陣為B；(4)將由步驟(3)解耦得到的信號經(jīng)過控制器q，得到姿態(tài)修正信號U4)；(5)再將步驟(4)得到的姿態(tài)修正信號iu輸入至用歐拉克雷洛夫角法表示的姿態(tài)微分方程中，經(jīng)積分運(yùn)算得到修正后的姿態(tài)角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于外測速度信息的SINS水平姿態(tài)誤差修正方法，其特征在于:所述步驟(2)解耦矩陣A的形式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于外測速度信息的SINS水平姿態(tài)誤差修正方法，其特征在于:所述步驟(3)中解耦矩陣B的形式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于外測速度信息的SINS水平姿態(tài)誤差修正方法，其特征在于:所述步驟(4)中控制器(^的形式為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于外測速度信息的SINS水平姿態(tài)誤差修正方法，其特征在于:所述步驟(5)的實(shí)現(xiàn)方法為:將姿態(tài)修正信號輸入至用歐拉克雷洛夫角法表示的姿態(tài)微分方程
【文檔編號】G01C25/00GK103674059SQ201310557044
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】魏宗康, 趙龍, 劉生炳 申請人:北京航天控制儀器研究所