一种完全自主的相对惯性导航方法技术

本发明专利技术属于惯性导航技术领域，具体涉及一种完全自主的相对惯性导航方法。目的是在无法获得准确初始位置的特殊情况下，自主确定方位角和纬度。该方法包括下述步骤：设置初始的航向角与姿态角均为0°，始经纬度均为0°；采用陀螺和加速度计输出的角速度和比力，利用现有导航解算方法计算导航参数；闭环估计、修正初始误差；相对初始位置进行导航解算；当获得准确外界位置信息后，将经度信息重置为该准确值，航向角、姿态角、纬度保持不变。利用该方法可进行高精度的相对导航，且能提供高精度的真实纬度信息，而初始经度误差不影响相对导航精度；相对导航精度优于2nmile/9h。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于惯性导航
，具体涉及，用于在卫星导航系统不可用或水下航行器导航系统故障重启等特殊情况下快速建立应急导航能力。
技术介绍
在正常情况下，惯导系统工作流程为装订初始位置、进行初始对准、在此基础上进行航位推算；初始位置是惯导系统进行对准、导航的基本信息。但是，若由于某种原因无法得到准确的初始位置，如野外作战GPS被干扰或水下航行器惯导系统故障后重启。如何在这种情况下进行导航成为亟需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出，可在由于某种原因无法获得准确初始位置的特殊情况下，自主确定方位角和纬度。本专利技术所采用的技术方案是，包括如下步骤设置初始的航向角与姿态角均为0°，初始经纬度均为0° ;采用陀螺和加速度计输出的角速度和比力，进行导航解算的步骤；估计、修正初始误差步骤以公式(I)为误差模型，以速度和位置相对误差为观测量，来估计并修正初始航向角、姿态角及纬度的误差；W 权利要求1.，包括如下步骤 设置初始的航向角与姿态角均为0°，初始经纬度均为0° ;采用陀螺和加速度计输出的角速度和比力，进行导航解算的步骤；估计、修正初始误差步骤以公式(I)为误差模型，以速度和位置相对误差为观测量，来估计并修正初始航向角、姿态角及纬度的误差；2.根据权利要求I所述的，其特征在于在估计、修正初始误差步骤之后，获得准确的外界位置信息之前，采用陀螺、加速度计输出进行导航解算；当获得准确外界位置信息后，将经度和纬度信息重置为该准确值。3.根据权利要求I所述的，其特征在于所述估计、修正初始误差步骤采用闭环卡尔曼滤波器，系统状态变量为X = 'ySL^ &1、SVn^ SVu^ SVe、φΝ、Φυ、φΕ、Vx> V,、Vζ> εχ、Sy^ Sz ] δ L、δ λ、δ VN、δ Vp δ Ve> ΦΝ> ΦΕ>νχ>、y、Vz、ε χ、ε y、ε ζ 依次表示讳度误差、经度误差、北速误差、天速误差、东速误差、北向误差角、方位误差角、东西误差角、二个加速度计零偏、三个陀螺漂移； 滤波计算过程如下，符号为载体坐标系下的表示 状态一步预测=XkH = fI3kjk-IXk-I 状态方差阵一步预测Pklk-I = Φ^-Ι Pk-I ΦΙλ-ι + Π-1 Qk_x rL 滤波增益 = Ρ·—\Η ( υ_—\Η + ΙΟ—1 状态估计xk = Xk/H+KjZk-KkXkn) 状态方差阵更新pk = (I-KkHk)PkA-I 上述式中，k为卡尔曼滤波拍数，Xlri为上一拍的估计值，XkI1为一步预测值，Φ,,Η，为状态转移矩阵，Hk为量测矩阵，Kk为滤波增益矩阵，Rk为观测噪声阵，PkI1为一步预测误差方差阵，ΡρΡη为估计误差方差阵，Γη为系统噪声驱动阵，Qlri为系统噪声阵，I为单位矩阵，Xk为状态估计量，Zk为观测量，λ表示经度，上标T表示转置； 每完成一次滤波计算，随后进行一次闭环修正，修正量如下 位置修正L = L-X⑴λ = λ -x(2)，L，λ分别表示纬度和经度； 速度修正VN = Vn-X (3)，Vu = Vu-X (4)，Ve = Ve-X (5)，Vn, Vu, Ve 分别表示北向速度、天向速度、东向速度； 姿态修正Κ=(/ + Μχ]) φ = [Χ(6)Χ(7)Χ(8)Γ ,Cf分别表示姿态矩阵，Φ表示北向误差角、方位误差角、东西误差角组成的矢量；4.根据权利要求I所述的，其特征在于采用旋转调制方法来增强导航精度，用旋转机构编码器输出的旋转角度对航向角和姿态角进行旋转解调，消除旋转调制的运动。全文摘要本专利技术属于惯性导航
，具体涉及。目的是在无法获得准确初始位置的特殊情况下，自主确定方位角和纬度。该方法包括下述步骤设置初始的航向角与姿态角均为0°，始经纬度均为0°；采用陀螺和加速度计输出的角速度和比力，利用现有导航解算方法计算导航参数；闭环估计、修正初始误差；相对初始位置进行导航解算；当获得准确外界位置信息后，将经度信息重置为该准确值，航向角、姿态角、纬度保持不变。利用该方法可进行高精度的相对导航，且能提供高精度的真实纬度信息，而初始经度误差不影响相对导航精度；相对导航精度优于2nmile/9h。文档编号G01C21/20GK102628691SQ20121010258公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日专利技术者周章华, 徐海刚, 练涛, 邱宏波, 陈明刚, 黄妍妍 申请人:北京自动化控制设备研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海刚，练涛，黄妍妍，周章华，陈明刚，邱宏波，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：