[发明专利]一种基于相互测距信息的机群惯性导航数据融合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于相互测距信息的机群惯性导航数据融合方法，可以在“体系对抗”条件下无GPS时修正机群内各节点的惯性导航位置误差，属于导航定位技术领域。

背景技术

随着信息技术，特别是无线通信技术和计算机技术的发展，战争形式由武器与武器等“平台”之间的对抗转变为“体系”与“体系”的对抗。在这种条件下，现代较大规模的空战通常是由预警机、歼击机、电子战飞机、空中加油机等多机种进行的机群作战，小规模空战也是编队中各飞机的协同行动，所以，在体系对抗条件下，作战飞机为了有效保护自己，有力打击敌人，更好的完成打击、侦查或通信等任务，将会成“群”出动，组成机群网络共同执行任务，机群组网将成为空中行动的一种基本工作模式。

鉴于导航在现代战争中重要的地位，如何提高机群网络各节点导航精度成为一个非常重要的问题。惯性导航系统能够连续提供多种较高精度的导航参数信息，频带宽，自主性强，主要缺点是导航定位误差随时间积累，难以长时间独立工作；虽然GPS具有全球性、高精度实时定位测速能力，但GPS易受干扰，同时面临战时不可用问题。因而，目前通过机载数据链传输惯性/GPS组合导航系统的数据进行机群组网、协同空战的技术手段存在严重缺陷。正是在这种背景下，本发明提出了一种新的基于机间测距信息的机群惯性导航数据融合方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于相互测距信息的机群惯性导航数据融合方法，该方法利用机载数据链将机间相互测距信息与惯性导航数据通过数据融合方法有效结合，成功地解决了如何在“体系对抗”条件下，无GPS时提高机群内各节点导航精度的问题。

本发明的技术解决方案为：一种基于相互测距信息的机群惯性导航数据融合方法，其特点在于：

(1)利用机载数据链系统通报的编队机群内各节点的惯性导航系统提供的位置数据，建立数据融合时刻的惯性导航多边形；

(2)利用机载数据链测量并通报机群内各节点的相互测距信息。利用部分测距信息先确定各节点的概略坐标，然后通过间接平差法建立数据融合时刻的量测多边形；

(3)相对于惯性导航多边形，对量测多边形先进行平移，使其形心与惯性导航多边形的形心重合，然后再进行旋转，使测距多边形和惯性导航多边形相应顶点的距离差平方之和为最小；

(4)估计惯性导航位置误差。把平移旋转后量测多边形各节点的位置与惯性导航多边形相应节点的位置求差即可得到惯性导航位置误差的估计值。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明利用机载数据链获得的机群各节点之间的相互测距信息和惯性导航数据，使用几何图形平移旋转的数据融合方法来估计机群各节点的惯性导航定位误差，可以将机群惯性导航位置精度提高1/2左右。

(2)本发明将机载数据链系统和惯性导航系统通过数据融合技术有效结合，成功地解决了如何在“体系对抗”条件下，无GPS时提高机群网络各节点导航精度的问题，具有很强鲁棒性；且机群内各节点地位平等，机群内任何一架飞机受损伤，都不影响算法的进行，而且利用一个时刻的惯性导航数据和相互测距信息就可以估算出惯性导航位置误差，计算简便易行，不需要长时间的滤波。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明的系统设计图；

图3为本发明中的量测多边形各节点概略位置计算示意图；

图4为本发明的仿真结果图。

具体实施方式

本发明首先确定采用基于相互测距信息的惯性导航数据融合系统，然后利用相应的惯性导航数据和相互测距信息确定惯性导航多边形和量测多边形，接下来相对于惯性导航多边形，对量测多边形进行平移旋转，最后估算出惯性导航位置误差，其基本原理如图1所示，具体步骤如下：