[发明专利]巡飞弹高精度组合导航方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种巡飞弹高精度组合导航方法。

背景技术

巡飞弹是弹药技术与无人机技术相结合的产物，能在目标区上方巡逻飞行，可以执行多种作战任务的弹药，是未来精确制导武器的一个发展方向。随着巡飞弹作战距离变大、数量增多，对制导系统的精度和成本也提出了更高的要求。具有低成本、小体积、高过载等优点的微机电系统(MEMS)与全球导航卫星系统(GNSS)组合，形成优势互补的导航系统，能够以相对低廉的成本获得较高的导航精度，实现常规弹药制导化。

现有的武器系统研究大都是采用精度较高的导航设备，且大部分是采用较为传统的松组合(Loosely-coupled)方法实现，受限于组合导航的方法，很难实现低成本高精度制导化。对于民用平台的自主导航方法已比较成熟，不少学者对此进行了相关论证和试验。基于伪距的紧组合(Tightly-coupled)导航方法受观测噪声的影响，导航定位的精度相对还是较低；基于载波相位的紧组合导航方法定位精度高，但是模糊度固定繁琐，实时性差，很难满足连续、可靠和高精度的导航要求；目前，超紧组合(Ultra-tightly-coupled)导航方法还局限于理论的技术研究，而距离工程上的应用还有一系列问题亟待解决。因此，研制低成本、高精度、实时性强的巡飞弹导航系统技术非常关键。

发明内容

针对巡飞弹导航系统对低成本、高精度和实时性的需求，本发明的目的是提供一种巡飞弹高精度组合导航方法，适用于中短飞行时间巡飞弹的低成本、高精度测速和定位的组合导航方法。

本发明的技术解决方案是：

一种巡飞弹高精度组合导航方法，包括以下步骤：

S1、利用捷联惯导解算的信息进行捷联惯导位置增量的计算，将得到的位置增量在卫星的视线方向进行投影，得到预测的载波相位时间差分观测量；

S2、利用导航卫星系统GNSS接收机解算得到载波相位时间-星间差分与捷联惯导SINS预测的载波相位时间差分通过卡尔曼滤波器进行数据融合，得到组合导航估计后的误差值；

S3、利用所得组合导航估计后的误差值，对捷联惯导SINS的组合导航解和惯性传感器误差进行校正，得到下一历元的组合导航解。

进一步地，步骤S2中，卡尔曼滤波器进行组合导航滤波算法，采用卡尔曼滤波模型如下：

状态方程为：x·(t)=F(t)x(t)+G(t)w(t)---(5)]]>

式(5)中，x(t)表示系统状态矢量，F(t)表示状态转移矩阵，G(t)表示噪声输入矩阵，w(t)表示系统的过程噪声矢量；

量测方程为：z(t)＝H(t)x(t)+v(t)(20)

式中，z(t)表示观测向量_，H(t)表示观测矩阵，x(t)表示系统状态矢量，v(t)表示观测噪声向量。

进一步地，步骤S2中，卡尔曼滤波模型的量测方程具体为：

式(19)中，左边由SINS预测的载波相位时间差分和GNSS解算的载波相位时间差分之间作差得到，右边x(t_k)为系统方程中的系统状态，是卡尔曼滤波的待估计量。

进一步地，卡尔曼滤波模型的量测方程是根据标量函数的扰动定律对卫星i和j载波相位的双差观测方程的左右两边施加扰动得到的。

进一步地，卫星i和j载波相位的双差观测方程是由e系下的卫星i和j载波相位的双差观测方程投影到n系下得到的。