[发明专利]一种基于“重力峰”的惯性导航与重力测量双校准方法

说明书

本发明涉及一种基于“重力峰”的惯性导航与重力测量双校准方法，其技术特点在于：包括以下步骤：步骤1、根据重力场背景图信息选取“重力峰”特征区域，并提取区域内重力场分布关键特征信息；步骤2、设计航行轨迹并实施航行测量，完成惯导位置和重力测量误差初校准；步骤3、对惯性导航与重力测量误差的精校准与效果自评估。本发明可同时修正惯性导航位置发散误差和重力实时测量漂移误差，解决了惯性导航系统误差随时间累积发散和重力传感器测量误差漂移的问题。

技术领域

本发明属于惯性/重力自主导航系统技术领域，涉及惯性导航误差与重力测量误差同时校准方法，尤其是一种基于“重力峰”的惯性导航与重力测量双校准方法。

背景技术

惯性/重力自主导航技术是当代自主导航技术的一个重要发展方向，它不依赖于卫星导航系统(GNSS)，具有高度自主性、隐蔽性、抗干扰性和高精度等诸多优点。惯性导航系统由于其自身固有特性具有导航误差随时间发散的缺点，长时间导航精度低，目前长航时高精度导航以惯性/卫星组合导航为主，但全球卫星定位系统易受干扰，且在深远海等场合应用受限，缺乏有效的无源获取高精度定位信息校准惯性导航系统的手段。惯性/重力自主导航系统由高精度惯性导航系统、重力测量设备、高精度重力异常图(简称重力图)及其它辅助传感器组成，利用重力图信息与重力实时测量信息得到高精度定位信息，修正惯性导航累积误差，实现长航时高精度自主导航，将显著提升深远海军事活动和经济活动的高精度导航信息保障能力。

目前，惯性/重力自主导航技术总体处于理论研究与技术攻关阶段，高效实用的获取重力场定位信息校准惯性导航系统的技术和水下应用时重力实时测量误差漂移抑制技术是惯性/重力自主导航技术走向工程应用的关键技术。获取重力场定位信息校准惯性导航系统的方法实现过程复杂，可靠性和工程可实现性较差，同时没有有效的水下重力实时测量漂移误差校准方法，因此本发明提出了一种可靠性高，操作简单易行且工程实用性好的在“重力峰”特征区域利用重力场特征信息实现惯性/重力自主导航系统惯性导航与重力测量误差同时校准的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设计合理、操作简便、性能可靠的一种基于“重力峰”的惯性导航与重力测量双校准方法，提高长航时惯性导航与重力测量精度水平。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种惯性/重力自主导航系统惯性导航与重力测量误差双校准方法，包括以下步骤：

步骤1、根据重力场背景图信息选取“重力峰”特征区域，并提取区域内重力场分布关键特征信息；

步骤2、设计航行轨迹并实施航行测量，搜索确定重力异常峰值点，完成惯性导航位置误差和重力测量误差初校准；

步骤3、对惯性导航与重力测量误差的精校准与效果自评估。

而且，所述步骤1的具体步骤包括：

(1)重力峰区域选取：在惯性导航设备重调周期内可到达的海域范围内，根据海域重力场分布特点，选取重力场存在峰值，形似山峰的区域；

(2)从该区域重力图中读取重力异常峰值点O的位置信息与重力异常信息，经度值记为Lo、纬度值记为La，重力异常值记为Gra；

(3)根据重力图信息，搜索确定最优方向n及其垂线方向m。

而且，所述步骤2的具体步骤包括：

(1)载体在惯性导航信息引导下航行进入所选“重力峰”区域，通过沿预设航迹航行，并同步采集惯性导航信息与重力异常测量信息，寻找识别区域重力异常峰值点O3，O3处的惯性导航经纬度坐标值和重力异常测量值，记为Lo3，La3和Grao3；

(2)计算重力异常测量误差：GraErr1＝Gra-Grao3。重力测量实时输出在原输出上补偿GraErr1，完成重力测量误差初校准。