一種雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)與自標(biāo)校方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)與自標(biāo)校方法。對(duì)于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)而言，慣性器件誤差及失準(zhǔn)角是影響系統(tǒng)定位精度的主要因素。為了滿足長(zhǎng)航時(shí)、高精度的要求，必須要對(duì)器件誤差及失準(zhǔn)角進(jìn)行標(biāo)校，進(jìn)而保證系統(tǒng)定位精度。本發(fā)明提出的這種轉(zhuǎn)位方案，在無(wú)需外部輔助信息的條件下最大程度地提高慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的可觀測(cè)度，不僅能夠快速準(zhǔn)確地標(biāo)校出失準(zhǔn)角，還能夠標(biāo)校出常值陀螺漂移誤差、加速度計(jì)零位誤差、陀螺儀刻度因數(shù)誤差等主要慣性器件誤差，對(duì)誤差進(jìn)行補(bǔ)償之后可以大大提高捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的定位精度。
【專利說(shuō)明】一種雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)與自標(biāo)校方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種能夠快速準(zhǔn)確地對(duì)雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn)與自標(biāo)校的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的慣性測(cè)量單元直接與載體固聯(lián)，因此慣性測(cè)量單元輸出的就是載體相對(duì)于慣性空間的角速度及加速度，由導(dǎo)航計(jì)算機(jī)將載體坐標(biāo)系下所測(cè)得的加速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到導(dǎo)航坐標(biāo)系下再進(jìn)行積分計(jì)算得到載體的速度信息，再次積分計(jì)算得到載體的位置信息。由于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不依賴外界信息進(jìn)行輔助，具有自主性和隱蔽性等特點(diǎn)，因此該系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用在航空、航天、航海等多個(gè)領(lǐng)域。
[0003]根據(jù)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)工作原理，慣性器件誤差是影響慣性導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度的主要因素。所以在捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)出廠前均需要對(duì)器件誤差進(jìn)行標(biāo)定，但在捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)投入使用之后標(biāo)定的結(jié)果會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化，而且每次啟動(dòng)后慣性器件誤差也會(huì)有微小變化。若保證系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間處于較高的定位精度，每次啟動(dòng)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)后都須對(duì)慣性器件誤差進(jìn)行重新標(biāo)校。
[0004]雙軸旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)可以利用自身轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)位，改變慣性測(cè)量單元的空間位置，進(jìn)而改善慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的可觀測(cè)性，使得卡爾曼濾波的狀態(tài)方程中水平加速度計(jì)零位誤差及東向陀螺漂移誤差等狀態(tài)變量由不可觀測(cè)的變?yōu)榭捎^測(cè)的，提高了各狀態(tài)變量的估計(jì)精度及速度。最后利用卡爾曼濾波快速準(zhǔn)確地估計(jì)出慣性器件誤差及失準(zhǔn)角，并將估計(jì)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償，從而消除慣性器件誤差對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的影響，有效地提高了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度。而合理的轉(zhuǎn)位是實(shí)現(xiàn)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)與自標(biāo)校的關(guān)鍵，因此研究設(shè)計(jì)該項(xiàng)技術(shù)的轉(zhuǎn)位方案具有極為重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠快速準(zhǔn)確估計(jì)出失準(zhǔn)角及常值陀螺漂移誤差、加速度計(jì)零位誤差、陀螺儀刻度因數(shù)誤差等主要慣性器件誤差的方法，從而實(shí)現(xiàn)雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對(duì)準(zhǔn)與自標(biāo)校。
[0006]本發(fā)明的具體步驟為:
[0007]步驟1:啟動(dòng)雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，并充分預(yù)熱。
[0008]步驟2:完成捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)粗對(duì)準(zhǔn)過程后，啟動(dòng)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)與自標(biāo)校程序，該程序能夠在系統(tǒng)轉(zhuǎn)位過程中利用卡爾曼濾波方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)的最優(yōu)估計(jì)。
[0009]其中卡爾曼濾波器的狀態(tài)方程為:
[0010]X(t) =+O(0W(t)
[0011]其中X(t)為t時(shí)刻系統(tǒng)的狀態(tài)向量，F(xiàn)(t)為系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，G(t)為和噪聲驅(qū)動(dòng)陣；w(t)為系統(tǒng)噪聲向量。
[0012]系統(tǒng)的狀態(tài)向量為:[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)與自標(biāo)校方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:啟動(dòng)雙軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，并充分預(yù)熱； 步驟2:完成捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)粗對(duì)準(zhǔn)過程后，啟動(dòng)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)與自標(biāo)校程序，該程序能夠在系統(tǒng)轉(zhuǎn)位過程中利用卡爾曼濾波方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)的最優(yōu)估計(jì)； 其中卡爾曼濾波器的狀態(tài)方程為:
【文檔編號(hào)】G01C21/16GK103453917SQ201310397375
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】于飛, 孫騫, 張亞, 王罡, 奔粵陽(yáng), 周廣濤, 夏健鐘, 鮑桂清, 史宏洋, 阮雙雙 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)