应用于捷联惯导系统在线标定的可观测性分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于捷联惯导系统在线标定的可观测性分析方法，建立单轴旋转式捷联惯导系统的在线标定模型；利用解析法分析惯性器件参数，陀螺和加速度计误差的可观测性；分析单轴旋转机构的转动对不可观测的惯性器件参数误差可观测性的影响；分析舰船的曲折机动对提高陀螺常值漂移和刻度因子误差的可观测性和可观测度的影响；分析舰船进行变速运动对提高加速度计零偏和刻度因子误差的可观测性和可观测度的影响；分析外接设备提供的高精度参考信息对提高惯性器件参数误差可观测性和可观测度的影响。本发明专利技术分离出可标定的惯性器件参数误差，并提高了其收敛速度和估计精度，保证了惯性器件参数误差的有效估计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于惯性导航
，尤其涉及一种。
技术介绍
单轴旋转式捷联惯导系统在线标定技术是在惯导系统与舰船不分离的情况下，根据舰船的机动特性和单轴旋转机构的旋转特性进行误差激励，从而利用滤波算法进行惯性器件参数误差的标定。利用滤波算法对惯性器件参数误差进行估计时，惯性器件参数误差的可观测性和可观测度决定了其收敛速度和估计精度，只有采取措施提高惯性器件参数误差的可观测性和可观测度，才能进一步提高标定的精度。因此，在线标定技术中必须对惯性器件参数误差的可观测性问题进行研究，以便事前知道可估计的参数误差、不可估计的参数误差以及可估计的参数误差的估计程度，即参数误差的可观测性和可观测度。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种，旨在解决现有的对惯性器件参数误差进行估计存在的可观测参数误差的可观测性低、惯性器件参数误差不 可观测及惯性器件参数误差的收敛速度和估计精度低的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种，该舰载单轴旋转式捷联惯导系统在线标定可观测性分析方法包括以下步骤:步骤一，建立单轴旋转式捷联惯导系统在线标定模型，捷联惯导系统中速度误差方程为:

【技术保护点】
一种应用于捷联惯导系统在线标定的可观测性分析方法，其特征在于，该舰载单轴旋转式捷联惯导系统在线标定可观测性分析方法包括以下步骤：步骤一，建立单轴旋转式捷联惯导系统在线标定模型，其捷联惯导系统中速度误差方程为：其中，δV=[δVE?δVN]T为水平速度误差，V=[Ve?VN]T为导航解算的速度，为地球自转角速率在导航系的取值，为导航系相对于地球系的转动角速率在导航系的取值，和为的计算误差，为舰船系到导航系的转换矩阵；Δfn=ΔfEΔfNΔfU=CbnΔfb=Cbn(A0+ΔSafb)为加速度计输出误差在导航坐标系上投影；fb=fxbfybfzbT为加速度计的测量值，下角标x，y，z分别代表陀螺和加速度的x，y，z三个轴，ΔSa=diag[ΔSax?ΔSay?ΔSaz]为加速度计刻度因子误差，A0=[A0x?A0y?A0z]T为加速度计零偏，下角标a代表加速度计；捷联惯导系统中姿态误差角用的形式来表示，下角标E、N、U分别代表东、北、天方向，则姿态误差方程为：其中，下角标n代表导航系，i代表惯性系，e代表地球系，为陀螺输出误差在导航坐标系上投影，w^b=wxbwybwzbT为陀螺的测量值，ΔSg=diag[ΔSgx?ΔSgy?ΔSgz]为陀螺的刻度因子误差，D0=[D0x?D0y?D0z]T为陀螺的常值漂移；待标定的惯性器件参数误差为陀螺刻度因子误差、陀螺常值漂移，加速度 计刻度因子误差和加速度计零偏；同时，也将速度误差和姿态误差扩充为待标定的参数；步骤二，利用解析法分析待标定的惯性器件参数误差的可观测性：在静基座分析的基础上对舰船加上速度和角速度分析舰船的机动特性对惯性器件参数误差可观测性的影响；静基座条件下，速度误差方程和姿态误差方程可写成：δV·=-wien×δV+fn×φ+Δfn---(3)φ·=-wien×φ+ϵn---(4)式中，fn=[0?0?g]T，ωien=0ωiecosLωiesinLT,L为当地纬度。假定速度误差的噪声为零，记水平速度误差为量测值y：y=δVn????(5)在线标定过程中，惯性器件输出误差Δfn和εn都为常值，即有对式(5)两边同时多次求导，有：y·=δV·n---(6)y··=δV··n---(7)y···=δV···n---(8)将式(3)和式(5)代入式(6)得到：y·+2wien×y=fn×φ+Δfn---(9)令z′=y·+2wien×y且z′=z1′z2′,将上式展开，得到：?gφN+ΔfE=z′1????(11)gφN+ΔfN=z′2??????(12)对式(3)两端求导，并将式(6)和式(7)代入，可得到：y··+2wien×y·=fn×φ·---(12)将式(4)代入上式，有：y··+2wien×y·=fn×(-wien×φ+ϵn)---(13)令z′′=y··+2wien×y·,z′′=z1′′z2′′,将上式展开，得到：gΩuφE+gεN=z″1?????(14)gΩuφN?gΩnφU?gεE=z″2????(15)其中，Ωn=wiecosL，Ωu=wiesinL；对式(12)两边同时求导，并将式(4)和式(8)代入，得到：fn×(-ωien×φ·)=y&...

【技术特征摘要】
1.一种应用于捷联惯导系统在线标定的可观测性分析方法，其特征在于，该舰载单轴旋转式捷联惯导系统在线标定可观测性分析方法包括以下步骤: 步骤一，建立单轴旋转式捷联惯导系统在线标定模型，其捷联惯导系统中速度误差方程为: 2.如权利要求1所述的一种应用于捷联惯导系统在线标定的可观测性分析方法，其特征在于，在步骤三中，不可...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凤，孙枫，于春阳，兰海钰，周广涛，张丽丽，史宏洋，赵博，白红美，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：