【技术实现步骤摘要】
本申请涉及导航，特别是涉及一种基于重力扰动的惯性导航系统参数误差模型构建方法。
技术介绍
1、高精度惯性导航技术是海洋长航时舰、船、潜器实现自主导航的核心技术之一，但受到重力扰动的影响，单纯从硬件层面提高惯性器件精度难以进一步提升导航精度，当载体搭载的惯性器件精度较高时，重力扰动作为海洋惯性导航系统的重要误差源，随海洋载体较长任务周期的累积而产生无法忽略的导航参数误差，通过对误差进行补偿能够提高导航精度，惯性导航系统的误差主要为导航参数误差。
2、然而，目前的传统的方差分析法，只关注了重力扰动在导航阶段导致的误差，没有考虑了初始对准阶段产生的误差，使得误差计算准确率低，进而使得在导航的过程中误差补偿准确率低，导航精度低。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高导航过程中误差补偿精度的基于重力扰动的惯性导航系统参数误差模型构建方法。
2、一种基于重力扰动的惯性导航系统参数误差模型构建方法，所述方法包括：
3、根据卡尔曼滤波估计加速度计随机常值零偏和陀螺随机常值漂移，利用加速度计随机常值零偏和陀螺随机常值漂移分别与零均值随机白噪声构建加速度计的误差模型和陀螺观测误差模型；
4、根据重力仪获取测量重力，将测量重力分解为重力扰动和重力扰动测量误差，利用加速度计的误差模型、重力扰动和重力扰动测量误差构建速度误差；
5、对速度误差进行展开，得到东向加速度误差和北向加速度误差；从东向加速度误差和北向加速度误差
6、利用陀螺观测误差模型和失准角计算得到姿态误差；根据速度误差、位置误差和姿态误差构建导航系统参数误差模型。
7、在其中一个实施例中，零均值随机白噪声包括角度的零均值随机白噪声和速度的零均值随机白噪声；利用加速度计随机常值零偏和陀螺随机常值漂移分别与零均值随机白噪声构建加速度计的误差模型和陀螺观测误差模型，包括：
8、利用加速度计随机常值漂移与速度的零均值随机白噪声构建加速度计的误差模型为
9、
10、其中，表示速度的零均值随机白噪声，为加速度计随机常值零偏；
11、利用陀螺随机常值零偏与角度的零均值随机白噪声构建陀螺观测误差模型为
12、
13、其中，表示角度的零均值随机白噪声，εb为陀螺随机常值漂移。
14、在其中一个实施例中，利用加速度计的误差模型、重力扰动和重力扰动测量误差构建速度误差，包括：
15、利用加速度计的误差模型、重力扰动和重力扰动测量误差构建速度误差为
16、
17、其中，φn表示失准角，fn为加速度计测量的比力在n坐标系下的投影，vn为速度，下标2表示仅考虑水平面的物理量，为哥氏加速度和离心加速度的计算误差，表示地球自转角速率误差，表示惯性导航系统载体在地表移动导致的因地表弧度引起的导航系旋转的角速率误差，ωie表示地球自转角速率，ωen表示惯性导航系统载体在地表移动导致的因地表弧度引起的导航系旋转的角速率，为水平面上速度误差，为水平面上的速度，为水平面上比力测量误差在n系下的投影，为重力扰动水平分量，为重力扰动测量误差水平分量。
18、在其中一个实施例中，对速度误差进行展开，得到东向速度误差和北向速度误差，包括：
19、对速度误差进行展开，得到东向加速度误差为
20、
21、其中，fu表示天向比力，φn表示北向姿态，fn表示北向比力，φu表示天向姿态，vn表示北向速度，δve表示东向速度误差，δvn表示北向速度误差，δl表示纬度误差，表示东向的加速度计随机常值零偏，表示东向的重力扰动测量误差水平分量，l为地理纬度，h为地理高度，re为卯酉圈的曲面半径。
22、在其中一个实施例中，方法还包括：
23、对速度误差进行展开，得到北向加速度误差为
24、
25、其中，φe表示东向姿态，fe表示东向比力，表示北向的重力扰动测量误差水平分量，表示北向的加速度计随机常值零偏。
26、在其中一个实施例中，位置误差包括地理纬度误差、地理经度误差和地理高度误差；将惯性导航系统的载体高度等效为零，不考虑高度误差，利用东向速度误差和北向速度误差计算得到位置误差，包括：
27、将惯性导航系统的载体高度等效为零，不考虑高度误差，利用东向速度误差和北向速度误差计算得到地理纬度误差、地理经度误差和地理高度误差分别为
28、
29、
30、
31、其中，re为卯酉圈的曲面半径，rn为子午圈的曲面半径，λ为地理经度，l为地理纬度，h为地理高度，δvn表示北向速度误差，δve表示东向速度误差，δvu表示天向速度误差。
32、在其中一个实施例中，利用陀螺观测误差模型和失准角计算得到姿态误差，包括：
33、利用陀螺观测误差模型和失准角计算得到姿态误差为
34、
35、
36、其中，失准角φn，为陀螺输出误差在n系下的投影，表示陀螺观测误差模型，表示角度的零均值随机白噪声，εb为陀螺随机常值漂移，为导航系n系相对于惯性系i系的旋转，表示导航系n系相对于惯性系i系的旋转计算误差，表示b系到n系的姿态转移矩阵。
37、上述基于重力扰动的惯性导航系统参数误差模型构建方法，本申请从惯性导航解算的基本原理出发，建立了考虑重力扰动的导航参数误差方程，明确了重力扰动以及惯性器件误差对惯性导航精度的影响方式及对应量级关系以及重力扰动与惯性器件误差的耦合关系，通过计算重力扰动与导航参数误差之间的关系，从误差传递关系角度和惯性导航解算前提的角度分析了误差传递流程，厘清了重力扰动对惯性导航影响的作用机理和量级关系，除了关注重力扰动在导航阶段导致的误差，还考虑了初始对准阶段产生的误差，为补偿效果提供评价标准，进而提高了误差补偿精度。
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1.一种基于重力扰动的惯性导航系统参数误差模型构建方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述零均值随机白噪声包括角度的零均值随机白噪声和速度的零均值随机白噪声；利用所述加速度计随机常值零偏和陀螺随机常值漂移分别与零均值随机白噪声构建加速度计的误差模型和陀螺误差模型，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述加速度计的误差模型、重力扰动和重力扰动测量误差构建速度误差，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述速度误差进行展开，得到东向加速度误差和北向加速度误差，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置误差包括地理纬度误差、地理经度误差和地理高度误差；将惯性导航系统的载体高度等效为零，不考虑高度误差，利用所述东向速度误差和北向速度误差计算得到位置误差，包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用陀螺观测误差模型和失准角计算得到姿态误差，包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于重力扰动的惯性导航系统参数误差模型构建方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述零均值随机白噪声包括角度的零均值随机白噪声和速度的零均值随机白噪声；利用所述加速度计随机常值零偏和陀螺随机常值漂移分别与零均值随机白噪声构建加速度计的误差模型和陀螺误差模型，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述加速度计的误差模型、重力扰动和重力扰动测量误差构建速度误差，包括：
4.根据权利要求3所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗凯鑫，曹聚亮，吴美平，杨柏楠，蔡劭琨，于瑞航，熊志明，郭妍，范颖，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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