一種基于近距離地標測距的組合導航方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于組合導航設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及到一種基于近距離地標測距的組合 導航方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 組合導航系統(tǒng)能有效地利用各種傳感器信息，提高導航精度，降低了對慣性傳感 器的要求，可W有效降低成本。而且，組合導航系統(tǒng)具有較好的容錯性和可靠性，因此應用 較為廣泛。
[0003] 目前廣泛使用的組合導航方式為慣性/衛(wèi)星組合和慣性/里程計組合，由于衛(wèi)星 導航系統(tǒng)容易受到欺騙干擾，從而無法滿足系統(tǒng)對導航參數(shù)的高可靠、高精度的測量要求。 而里程計輔助手段存在受打滑、輪胎氣壓變化等因素影響的問題。此外，里程計仍是一種相 對位置測量工具，存在無法消除的累積誤差。因此有必要尋求一種新的完全自主的、不受任 何外部因素影響的組合導航系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和技術(shù)需求，本發(fā)明提供了一種基于近距離地標測距的組合 導航方法，在載體通過具有已知位置信息的地標點時，利用測距設(shè)備測量載體與地標點之 間的距離，并建立相應誤差模型，W修正慣性導航的誤差，實現(xiàn)組合導航。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于近距離地標測距的組合導航方法，所述方 法包括步驟：
[0006] S1、將捷聯(lián)慣導系統(tǒng)和兩個測距裝置安裝在載體上，采集捷聯(lián)慣導系統(tǒng)慣性測量 單元正常工作狀態(tài)下輸出的載體運動信息并進行慣導解算；
[0007] S2、載體行駛至預設(shè)地標區(qū)域內(nèi)，采集兩個測距裝置到地標點的距離W及地標點 的位置信息；
[000引 S3、建立狀態(tài)方程i=Fx+w，其中，F(xiàn)為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，W為系統(tǒng)噪聲；狀態(tài)向量
【主權(quán)項】
1. 一種基于近距離地標測距的組合導航方法，其特征在于，所述方法包括步驟： 51、 將捷聯(lián)慣導系統(tǒng)和兩個測距裝置安裝在載體上，采集捷聯(lián)慣導系統(tǒng)慣性測量單元 正常工作狀態(tài)下輸出的載體運動信息并進行慣導解算； 52、 載體行駛至預設(shè)地標區(qū)域內(nèi)，采集兩個測距裝置到地標點的距離以及地標點的位 置信息； 53、 建立狀態(tài)方程、= Fx + w，其中，F(xiàn)為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，w為系統(tǒng)噪聲；狀態(tài)向量
所述xINSSys為慣性導航系統(tǒng)參數(shù)誤差狀態(tài)向量，所述X INSSms為加速度計和陀螺 參數(shù)誤差狀態(tài)向量； 54、 建立量測方程z = Hx+v， Ztjbsl對應的量測矩陣
Zffl3s2對應的量測矩陣!12=[0 1 0];所述為慣導解算 的姿態(tài)矩陣，所述lf、分別為兩個測距裝置在體坐標系下的投影
R為地球半徑；觀測量Zcfcl = 為慣導計算的兩個測距裝置到地標 點距離的平方差，所述所述兩個測距裝置到地標點測量距離的平方差；觀測量 = U -1#，所述I為慣導計算的載體高度，所述為對應地標點的實際高度；ν 為量測噪聲； 55、 利用所述狀態(tài)方程和量測方程，進行卡爾曼濾波，以實時修正慣性導航系統(tǒng)參數(shù)誤 差和器件參數(shù)誤差，完成組合導航。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于近距離地標測距的組合導航方法，其特征在 于，所述步驟S3中，狀態(tài)向量
慣性導航系統(tǒng)參數(shù)誤差狀態(tài)向量
別為導航系下載體位置誤差角在X、Y、Z軸三個方向的分量，
分別為導航系下載體速度誤差在X、Y、Z軸三個方向的分量，<、<、f分別為導航系下 載體姿態(tài)誤差角在X、Y、Z軸三個方向的分量，Sh為載體高度誤差；xINSSms為加速度計和陀 螺參數(shù)誤差狀態(tài)向量，依次包含加速度計零偏誤差、加速度計標度因數(shù)誤差、加速度計失準 角誤差、加速度計二次項系數(shù)誤差和陀螺零偏誤差、陀螺標度因數(shù)誤差、陀螺失準角誤差。
3. 如權(quán)利要求2所述的基于近距離地標測距的組合導航方法，其特征在于，所述步驟
中，《Ιχ、《?νν、為導航系下位移角速度在X、γ、z三方向的分量，?為導航系 下地球自轉(zhuǎn)角速度在Υ、Ζ方向分量，Rm為子午圈曲率半徑，Rn為卯酉圈曲率半徑，L為煒度， h為高度，<、ν,ν、<為導航系下的速度在χ、γ、Ζ三方向的分量，/f、/,: ν、乂Λ_分別 為三個加速度計測得的比力在導航系下的值；
i'x、i'y、i' z分別為 慣組坐標系下三個加速度計輸出的比力；
i" x、i" y、i" 2分別為慣組坐標 系下三個陀螺儀輸出的角速度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于近距離地標測距的組合導航方法，方法包括以下步驟：S1、將捷聯(lián)慣導系統(tǒng)和兩個測距裝置安裝在載體上，采集捷聯(lián)慣導系統(tǒng)慣性測量單元正常工作狀態(tài)下輸出的載體運動信息以進行慣導解算；S2、載體行駛至預設(shè)地標區(qū)域內(nèi)，采集兩個測距裝置到地標點的距離以及地標點的位置信息；S3、建立狀態(tài)方程；S4、建立量測方程，將兩個測距裝置測量距離的平方差作為量測信息；S5、利用狀態(tài)方程和量測方程，進行卡爾曼濾波，以實時修正慣性導航系統(tǒng)參數(shù)誤差和器件參數(shù)誤差，實現(xiàn)組合導航。實施本發(fā)明方法可有效避免信號干擾，具備較強的隱蔽性和自主性，且消除了誤差累積的問題。
【IPC分類】G01C21-16, G01C21-20
【公開號】CN104864868
【申請?zhí)枴緾N201510288879
【發(fā)明人】劉明, 胡華峰, 周海, 李旦, 羅偉, 楊元俠
【申請人】湖北航天技術(shù)研究院總體設(shè)計所
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月29日