專利名稱：勻速直航下基于多普勒計程儀地理系測速誤差估計的組合對準方法
技術領域：
本發明涉及的是一種組合導航初始對準的方法。
背景技術：
初始對準技術是慣性導航系統的關鍵技術之一，對準精度直接影響導航系統的性能。高精度初始對準是導航領域，特別是船舶導航領域的難題。提高對準精度的最簡單方法是提高器件的精度，然而通過增大硬件投入來提高精度，難以在短期內取得顯著成效。因此，如何通過系統優化的方式提高對準精度成為重點的研究方向。現今以誤差估計并補償的方式提高對準精度成為研究的熱門。
航行中DVL (多普勒計程儀)輔助的船用捷聯慣導初始對準，可以采用卡爾曼濾波的組合對準方式，對系統的誤差進行估計并補償。卡爾曼濾波器的估計精度與系統的可觀測度有關，合理的選擇狀態變量，可以提高系統的可觀測度，進而提高估計的精度，使對準的精度提高。文章“新的兩位置組合對準方法研究”解決的是靜基座組合對準的問題，不能用來解決航行中的對準問題。本發明采用DVL側量誤差在地理系上的投影作為狀態變量的方式進行組合，可以有效解決勻速直航情況下的對準問題，而且相對于單純的將DVL測速誤差擴展為狀態變量而言，可以提高DVL測速誤差的可觀測度，并可以有效地將DVL測速誤差估計出，解決DVL測速誤差對對準精度的影響。發明內容
本發明的目的在于提供一種對準精度高的勻速直航下基于DVL地理系測速誤差估計的組合對準方法。
本發明的目的是這樣實現的:
( I)船舶處于勻速直航狀態；
(2)啟動多普勒計程儀；
(3)啟動慣導系統，使其完成粗對準，獲得初始時刻的捷聯矩陣(I和相應的四元數Q;
(4)利用捷聯矩陣(了將多普勒計程儀測得的速度轉化到地理系上:
Vm = ChPllrli
(5)以慣導解算速度Ve和多普勒計程儀測量速度在地理系上的投影的差值作為量測信息，利用卡爾曼濾波的方法對組合對準系統的各誤差量進行估計；
(6)慣導系統利用四元數更新計算本時刻的捷聯矩陣C；";
(7)重復步驟(4)- (6)進入下一個時間循環，系統計算周期為T，經過20min后，組合對準系統的各誤差量被準確估計出，將其補償到對準系統中，對準結束。
所述卡爾曼濾波的狀態方程和觀測方程建立形式如下:
選取狀態向量為:
權利要求
1.一種勻速直航下基于多普勒計程儀地理系測速誤差估計的組合對準方法，其特征是包括如下步驟: (1)船舶處于勻速直航狀態； (2)啟動多普勒計程儀； (3)啟動慣導系統，使其完成粗對準，獲得初始時刻的捷聯矩陣 :和相應的四元數Q； (4)利用捷聯矩陣Γ；:將多普勒計程儀測得的速度匕t,轉化到地理系上:
2.根據權利要求1所述的勻速直航下基于多普勒計程儀地理系測速誤差估計的組合對準方法，其特征是所述卡爾曼濾波的狀態方程和觀測方程建立形式如下: 選取狀態向量為:
全文摘要
本發明提供的是一種勻速直航下基于多普勒計程儀地理系測速誤差估計的組合對準方法。將多普勒計程儀測速誤差在地理系上的投影擴展為狀態變量，在此基礎上建立多普勒計程儀/捷聯慣性導航組合對準系統。相對于單純的將多普勒計程儀測速誤差擴展為狀態變量，本發明的方法可以提高多普勒計程儀測速誤差的可觀測測度，有效的將測速誤差估計出，解決多普勒計程儀測速誤差對對準精度的影響。
文檔編號G01C25/00GK103148868SQ20131005699
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月22日 優先權日2013年2月22日
發明者高偉, 盧寶峰, 奔粵陽, 李倩, 張義, 鮑桂清, 徐文佳, 周廣濤, 謝松霖, 郭宇 申請人:哈爾濱工程大學