[发明专利]一种基于星像坐标建模的惯性与天文组合导航方法

说明书

技术领域

本发明属于组合导航技术领域，具体指的是一种基于星像坐标建模的惯性与天文组合导航方法。

背景技术

组合导航是提高飞行器导航系统可靠性和精度的有效途径，当前惯性与卫星组合导航以良好的定位性能，在各类飞行器的导航中得到了广泛应用，但其姿态精度有限；为了满足控制系统对姿态的高精度测量需求，可由天文导航通过星敏感器观测星光信息组合来修正姿态误差。

随着新型飞行器的发展，由气动加热造成的极恶劣环境对天文导航系统的应用提出了新的问题。高速飞行引起的气动光学效应将严重影响星敏感器对星图的成像，将导致部分星光信息无法利用。根据等离子鞘和气动光学效应的影响在飞行器头部较强，尾部较为薄弱的特性，近似认为可见的卫星和导航恒星大致约束在一个圆锥窗口的范围内。这使得可见导航星的数量大幅减少，且可见星聚集在狭窄的可见窗口内，几何构型较差。

因此，基于星像坐标直接建模，建立惯性导航和天文导航更紧密组合的导航方法，将能够简化惯性与天文组合导航的量测噪声建模，有效地提高惯性与天文组合导航的适应性和导航性能，将具有突出的应用价值。

常规的惯性与天文组合导航主要通过星敏感器观测星光方位信息，根据TRIAD、QUEST等算法确定载体在惯性系下的姿态信息，再利用组合滤波器与惯性导航系统进行组合。由星敏感器确定飞行器姿态时，导航星的几何构型对姿态精度有较大的影响。当高超声速飞行的气动光学效应造成部分星光信息无法利用时，可见导航星的几何构型显著恶化，星敏感器输出的姿态精度发生剧烈变化，姿态信息噪声特性并不满足卡尔曼滤波量测噪声是白噪声的要求，采用常规的组合方式将影响组合滤波性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，避免常规惯性与天文组合导航方法对天文导航系统误差特性时变统计特性建模的需求，且在导航星数较少时提供对惯性导航系统的连续辅助，给出一种基于星像坐标建模的惯性与天文组合导航方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于星像坐标建模的惯性与天文组合导航方法，包括以下步骤：

步骤A，根据惯性与天文组合导航误差特性，由航空机载惯性导航系统误差的数学描述，建立惯性与天文组合导航误差状态量方程；惯性与天文组合导航误差状态量X定义为：

X=[φE,φN,φU,δvE,δvN,δvU,δL,δλ,δh,ϵbx,ϵby,ϵbz,ϵrx,ϵry,ϵrz,▿x,▿y,▿z]T]]>

其中，