[发明专利]一种飞行器的捷联惯性/星光折射组合导航方法

说明书

技术领域

本发明属于组合导航的技术领域，具体涉及一种飞行器的捷联惯性/星光折射组合导航方法。

背景技术

惯性/天文组合导航系统作为一个黄金组合系统一直以来受到各国的高度重视。其组合方式一般分为简单组合方式和基于最优估计的组合方式，前一种简单、可靠，但是精度较低。目前基于最优估计的组合导航系统主要有两类：①基于校正惯导陀螺漂移的惯性/天文组合导航系统；②基于高度角和方位角直接敏感地平的组合导航系统；第一种组合导航系统是利用星敏感器获取高精度的姿态信息，将SINS与星敏感器的姿态差作为量测，通过滤波

器估计陀螺漂移。这种方式能够较好的修正由陀螺漂移引起的姿态误差，但是由于对加速度计误差估计不准确，不能阻止速度和位置误差的发散。而第二种方法由于地球表面不规则，使得地平仪或惯性平台提供水平基准的测量精度较低，这与星敏感器的测量精度不匹配，极大的影响了系统的定位精度。

20世纪80年代发展起来的基于星光折射间接敏感地平的方法能够有效的解决地平敏感精度不高的问题。它结合大气对星光的折射模型，利用高精度星敏感器精确敏感地平，从而实现高精度定位。国内外对此进行了大量的理论研究，并进行了实验验证。研究结果表明：这种方法成本低廉、结构简单，能达到较高的精度，是一种很有前途的导航方法，目前在30km的高空飞行器上已经实现应用。

发明内容

本发明的目的是为了提高加速度计误差的估计精度，抑制导航误差的发散，解决传统方法不能准确估计加速度计偏置的问题，提出了一种飞行器的捷联惯性/星光折射组合导航方法。

本发明的目的是这样实现的：

包括以下步骤：

步骤一：星敏感器输出载体的姿态并获取星光折射角；

步骤二：捷联惯导通过捷联解算得到导航信息；

步骤三：将步骤一和步骤二中的结果带入系统模型使用卡尔曼滤波进行状态估计；

步骤四：利用最优估计的结果修正惯性元件误差和导航信息并得到最终的导航结果。

步骤三中，系统模型的建立分为如下子步骤：

步骤A：建立系统状态方程；

步骤B：建立系统的量测方程，与步骤A中的状态方程组成系统模型。

子步骤A中，系统状态方程建立的具体方法为：

飞行器的导航坐标系选取为发射点惯性坐标系，系统的状态方程为：

X.=FX+Gw]]>

其中，X为系统状态矢量；w为系统噪声矢量；F为系统状态矩阵；G为系统噪声驱动矩阵；系统的状态包括姿态误差角φ＝[φ_x,φ_y,φ_z]^T；速度误差δv=[δv_x,δv_y,δv_z]^T；位置误差δr=[δx_c,δy_c,δz_c]^T；陀螺常值漂移ξ＝[ε_x,ε_y,ε_z]^T；加速度计常值偏置