[发明专利]一种基于卫星紧组合的INS和DR惯性导航方法与系统

权利要求书

1.一种基于卫星紧组合的INS和DR惯性导航方法，其特征在于，包括有：

步骤S1，INS系统误差分析，选取东北天地理坐标系为导航参考坐标系，记为n系，当惯性模块按一定的方位安装到载车上时，认为载车坐标系与惯性坐标系重合，记为b系，惯导系统姿态、速度和位置误差方程经过推导并整理得到：

姿态误差方程：

式中，f¹为测量的载车比力矢量，为导航参考坐标系n系相对于载车坐标系b系的转动角速率，是载车坐标系到导航坐标系的方向余弦矩阵，称为姿态矩阵，e^b是载车坐标系的偏心率；

速度误差方程：

其中：δp＝[δL δλ δh]^T，式中，δL是纬度微分，δλ是经度微分，δh是高程微分，A₁～A₇为矩阵；

位置误差方程：

δp＝A₅δvⁿ+A₇δp；

其中：δp＝[δL δλ δh]^T；A₁～A₇为矩阵；

A₁₃＝A₁+A₃；

A₅＝vⁿ×(A₁+A₃)；

式中，R_M为子午半径，R_N卯酉半径，h为海拔，λ为经度，L是纬度，ω_ie是地球的自转角速率，ω_ie sin L和ω_ie cos L是地球旋转分量，为地球坐标系相对于惯导坐标系i系的转动角速率，为导航坐标系n系相对于地球坐标系e系的转动角速率，vⁿ是地球参考速度，分别为其在东北方向的分量；

步骤S2，航位推算误差分析，将里程计坐标系记为m系，其oy轴位于与载车车轮相接触的地平面内，并且指向载车行驶正前方，oz轴垂直于地平面向上为正，ox轴指向右方，里程计在一段时间Δt内测量的里程增量ΔS_j在m系的投影写成矢量形式为：

其中，Δt＝t_j-t_j-1；t＝0，1，2，...，j-1，j，...∞；

设定载车坐标系轴与里程计坐标系对应轴相平行，可得里程增量ΔS_j在导航坐标系n系上的投影为：

其中是t_j-1时刻的姿态矩阵；

求得航位推算的纬度、经度和高程递推算法：

式中，L_A(j-1)、L_D(j-1)、H_D(j-1)分别为j-1时刻航位推算的纬度、经度、高程，分别为里程增量在导航坐标系上的投影在东、北、天方向的分量；

航位推算误差源于姿态角误差f和里程计刻度系数误差δK_D；

由里程计增量式得出里程计增量的实际计算公式：

其中，I_3×3表示三阶单位矩阵，展开上式并忽略关于f和δK_D的高阶小量得到：

比较里程计增量式和上式可得t_j-1时刻到t_j时刻航位推算误差方程：

步骤S3，利用GBDT算法进行数据训练；

步骤S4，建立紧组合导航滤波方程；

步骤S5，常规紧组合、基于GBDT算法改进的紧组合导航位置误差对比实验。

2.如权利要求1所述的基于卫星紧组合的INS和DR惯性导航方法，其特征在于，所述步骤S1中，导航参考坐标系是以载车为中心，将X轴和Y轴设置在载车上，X轴和Y轴分别指向东向和北向，Z轴沿天垂直方向。

3.如权利要求1所述的基于卫星紧组合的INS和DR惯性导航方法，其特征在于，所述步骤S1中，载车坐标系原点为载车的质心，X轴指向载车前端，Y轴沿载车的侧面方向，Z轴指向载车的上侧。