捷联惯导系统陀螺漂移等效补偿方法

摘要

本发明提供了一种捷联惯导系统陀螺漂移等效补偿方法，包括：进行捷联惯导系统粗对准；建立捷联惯导系统状态向量；进行捷联惯导系统精对准，采用卡尔曼滤波估计状态向量；判断估计状态向量中的三轴陀螺漂移是否满足收敛条件，若是，则保存当前时刻捷联惯导系统姿态转换矩阵

说明书

技术领域

本发明涉及惯性导航技术领域，尤其涉及一种捷联惯导系统陀螺漂移等效补偿方法。

背景技术

基于罗经效应的捷联惯性导航系统在进行精对准时，通常采用卡尔曼滤波技术通过观测惯性导航速度误差来获取捷联惯性导航系统的初始姿态矩阵，并同时对系统的加速度计及陀螺等器件误差进行估计修正。对于捷联惯性导航系统，器件误差尤其是陀螺零偏会产生较大惯性导航误差，严重影响其惯性导航精度指标可达性。而由于其固有特性，捷联惯性导航系统三轴陀螺漂移不可观，无法准确分离。因此需要一种方法可以对捷联惯性导航系统陀螺漂移进行补偿修正，提升其惯性导航精度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明提供了一种捷联惯导系统陀螺漂移等效补偿方法，该捷联惯导系统陀螺漂移等效补偿方法包括：进行捷联惯导系统粗对准；建立捷联惯导系统状态向量；进行捷联惯导系统精对准，采用卡尔曼滤波估计通过观测系统惯性导航速度和位置误差对状态向量进行估计；判断估计状态向量中的三轴陀螺漂移是否满足收敛条件，若是，则保存当前时刻捷联惯导系统姿态转换矩阵

进一步地，捷联惯导系统状态向量为15维状态向量，包括北向速度误差δV

进一步地，三轴陀螺漂移收敛条件包括：协方差阵对应对角线元素不大于对应的指定阈值、协方差阵对应对角线元素前后两次滤波变化量不大于对应的指定阈值、陀螺漂移估计值的绝对值不大于对应的指定阈值、以及滤波次数不小于对应的指定次数。

进一步地，根据

进一步地，根据ε

进一步地，根据

进一步地，根据

应用本发明的技术方案，提供了一种捷联惯导系统陀螺漂移等效补偿方法，该方法结合了基于罗经效应的惯导系统初始对准技术原理，在精对准过程中采用卡尔曼滤波器观测惯性导航速度误差来估计系统的加速度计及陀螺等器件误差，并根据状态向量的可观性对系统的等效北向陀螺漂移进行修正，最终更新姿态转换矩阵

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的捷联惯导系统陀螺漂移等效补偿方法的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种捷联惯导系统陀螺漂移等效补偿方法，该捷联惯导系统陀螺漂移等效补偿方法包括：进行捷联惯导系统粗对准；建立捷联惯导系统状态向量；进行捷联惯导系统精对准，采用卡尔曼滤波估计通过观测系统惯性导航速度和位置误差对状态向量进行估计；判断估计状态向量中的三轴陀螺漂移是否满足收敛条件，若是，则保存当前时刻捷联惯导系统姿态转换矩阵

应用此种配置方式，提供了一种捷联惯导系统陀螺漂移等效补偿方法，该方法结合了基于罗经效应的惯导系统初始对准技术原理，在精对准过程中采用卡尔曼滤波器观测惯性导航速度误差来估计系统的加速度计及陀螺等器件误差，并根据状态向量的可观性对系统的等效北向陀螺漂移进行修正，最终更新姿态转换矩阵

进一步地，在本发明中，为了实现捷联惯导系统陀螺漂移等效补偿，首先进行捷联惯导系统粗对准，在粗对准结束后，建立捷联惯导系统状态向量。

作为本发明的一个具体实施例，捷联惯导系统状态向量为15维状态向量，包括北向速度误差δV

此外，在本发明中，在建立捷联惯导系统状态向量后，进行捷联惯导系统精对准，采用卡尔曼滤波估计通过观测系统惯性导航速度和位置误差对状态向量进行估计。

进一步地，在本发明中，判断估计状态向量中的三轴陀螺漂移是否满足收敛条件，若是，则保存当前时刻捷联惯导系统姿态转换矩阵

作为本发明的一个具体实施例，三轴陀螺漂移收敛条件包括：协方差阵对应对角线元素不大于对应的指定阈值、协方差阵对应对角线元素前后两次滤波变化量不大于对应的指定阈值、陀螺漂移估计值的绝对值不大于对应的指定阈值、以及滤波次数不小于对应的指定次数。

此外，在本发明中，在保存当前时刻捷联惯导系统姿态转换矩阵

作为本发明的一个具体实施例，可根据

进一步地，在本发明中，在获取地理坐标系下等效陀螺漂移后，根据地理坐标系下等效陀螺漂移对北向陀螺漂移进行修正。由于捷联惯性导航系统东向陀螺漂移及天向陀螺漂移不可观，因此本发明仅对北向陀螺漂移进行修正。

作为本发明的一个具体实施例，可根据ε

此外，在本发明中，在对北向陀螺漂移进行修正后，根据修正后的北向陀螺漂移获取修正后的北向陀螺漂移在当前时刻地理坐标系下的投影。

作为本发明的一个具体实施例，可根据

进一步地，在本发明中，在获取修正后的北向陀螺漂移在当前时刻地理坐标系系下的投影后，根据修正后的北向陀螺漂移在当前时刻地理坐标系系下的投影获取导航周期内角速度。

作为本发明的一个具体实施例，可根据

此外，在本发明中，在获取导航周期内角速度后，根据角速度对应的角运动增量更新姿态转换矩阵

本发明的捷联惯导系统陀螺漂移等效补偿方法，结合了基于罗经效应的惯导系统初始对准技术原理，在精对准过程中采用卡尔曼滤波器观测惯性导航速度误差来估计系统的加速度计及陀螺等器件误差，并根据状态向量的可观性对系统的等效北向陀螺漂移进行修正，最终更新姿态转换矩阵

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1对本发明的捷联惯导系统陀螺漂移等效补偿方法进行详细说明。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种捷联惯导系统陀螺漂移等效补偿方法，该方法具体包括以下步骤。

步骤一，进行捷联惯导系统粗对准，在粗对准结束后，建立15维捷联惯导系统状态向量。

步骤二，进行捷联惯导系统精对准，采用卡尔曼滤波估计通过观测系统惯性导航速度和位置误差对状态向量进行估计。

步骤三，判断估计状态向量中的三轴陀螺漂移是否满足收敛条件，若是，则保存当前时刻捷联惯导系统姿态转换矩阵

步骤四，根据

步骤五，根据ε

步骤六，根据

步骤七，根据

步骤八，根据角速度

综上所述，本发明提供了一种XX，由此能够实现XX。该装置与现有技术相比，其能够XX。

在本发明中的各个坐标系定义如下：

b系：载体体坐标系(oxyz)，x轴朝前，y轴朝上，z轴与x、y轴呈右手正交；

n系：地理坐标系(ox

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。