[发明专利]一种实时高精度重力补偿方法

说明书

本发明涉及一种实时高精度重力补偿方法。本发明采取的方案为事先计算存储高精度重力数据库，在线通过查表插值方法实现高精度重力的实时计算。方案事先计算存储几个不同高度层的重力格网数据，具体计算时先在同一高度层进行线性插值，然后对不同高度层的数据进行线性插值获得重力向量。本发明可应用于高精度惯性导航系统及其组合系统，给出了一种实时高精度重力补偿方法。方法可根据具体载体的使用场景、硬件存储容量、精度灵活裁剪定制数据库，具有极强工程适用性，实现简单，计算量小。

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，涉及一种实时高精度重力补偿方法。

背景技术

重力向量异常是地面某点观测所得实际重力值与理想重力场在该点的重力值的差值，主要包括重力异常和垂线偏斜。对于中低精度的惯性导航系统，由于其传感器的自身误差(陀螺漂移、加速度计漂移等)相对较大，一般采用正常重力场模型进行重力计算已能够满足要求。而随着高精度惯性导航技术的发展，惯性传感器的自身精度已得到极大的提高，重力扰动将逐渐成为影响高精度捷联惯性导航系统精度的主要误差源。资料显示，个别地区由重力向量异常引起的纯惯性导航误差可达到0.15nm/h。由于高度通道一般工作在惯性/大气阻尼状态，与水平通道的耦合较弱，对系统性能的影响小。但重力垂线偏差不但直接引起的等效加计零位，对惯导系统的对准、导航均有较大影响。目前局部高精度重力难以获取，而高阶重力模型由于计算量大无法实时应用，工程应用中缺乏一种简单有效的高精度重力补偿方法。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种实时、高精度的重力补偿方法。

本发明的技术方案：一种实时高精度重力补偿方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤：

步骤1、计算并存储不同高度层的重力格网数据，形成数据表；

步骤2、计算查表索引值获取相邻空间数据点；

步骤3、对相邻空间点数据进行线性插值，获得最终输出值。

优选地，按若干个高度层、一定水平位置间隔分别计算重力的东向、北向、天向分量，存储为若干个文件。若干个高度层数量为两个。

步骤2中，根据实时当前纬度L、经度λ、高度h，查表当前位置邻近的四个格网数据点；具体查表方式，数据索引值具体计算公式如下：

L₀数据表起始纬度，λ₀为数据表起始经度，Δ为水平位置间隔，int(x)为向0方向取整函数，m、n为计算获得的索引行数、列数。相应的，邻近四个点的数据为：

Q₀₀＝d(m,n)

Q₀₁＝d(m,n+1)

Q₁₀＝d(m+1,n)

Q₁₁＝d(m+1,n+1)

这里d(m,n)表示某一高度层数据表第m行第n列的数据，Q₀₀、Q₀₁、Q₁₀、Q₁₁为查表获得相邻四个点数据。

优选地，步骤3中，对相邻空间点数据进行线性插值，获得最终输出值，具体的，先在同一高度上进行双线性插值：

g_E,h＝(1-u)(1-v)Q₀₀+(1-u)vQ₀₁+u(1-v)Q₁₀+uvQ₁₁,h＝h1,h2

这里，u、v为插值计算的权重。

然后对高度h1和h2的重力东向分量gE数据进行线性插值：