[发明专利]基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法及系统

权利要求书

1.一种基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1：基于BDS/INS组合导航确定姿态差；

步骤S2：根据所述姿态差构建观测方程；

步骤S3：建立状态方程；

步骤S4：根据所述状态方程和所述观测方程确定垂线偏差的扰动量；

步骤S5：根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差。

2.根据权利要求1所述的基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法，其特征在于，所述基于BDS/INS组合导航确定姿态差，具体包括：

步骤S11：利用惯性导航系统INS获取加速度数据和陀螺数据；

步骤S12：对所述加速度数据和所述陀螺数据进行惯性导航解算，获得INS解算信息；

步骤S13：利用北斗卫星导航系统BDS获取BDS位置信息；

步骤S14：对所述INS解算信息和所述BDS位置信息进行姿态解算，获得IMU姿态输出信息；

步骤S15：对所述INS解算信息和所述BDS位置信息进行组合，获得BDS/INS组合姿态信息；

步骤S16：对所述BDS/INS组合姿态信息和所述IMU姿态输出信息作差，获得姿态差。

3.根据权利要求1所述的基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法，其特征在于，所述根据所述姿态差构建观测方程，具体公式为：

其中，ΔΘ_N和ΔΘ_E分别为北向分量的姿态差和东向分量的姿态差，和分别为南北方向垂线偏差的中低频分量和东西方向垂线偏差的中低频分量，C₁和C₂分别为b系到n系的方向余弦矩阵的第1行和第2行，N_ΘE和N_ΘN分别为东向观测噪声和北向观测噪声，g为正常重力值，δψⁿ为IMU在n系下的姿态误差，ε^b为陀螺在b系下的零偏，为加速度计在b系下的零偏，x_ξ、x_η均为中间变量，δξ、δη分别为南北方向垂线偏差的扰动量、东西方向垂线偏差的扰动量。

4.根据权利要求1所述的基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法，其特征在于，所述建立状态方程，具体公式为：

其中：ω₀为中心频率，为阻尼参数，为角速度矢量，为b系到n系的方向余弦矩阵，q_η和q_ξ均为过程噪声，q_E为高斯白噪声东向分量，q_N为高斯白噪声北向分量，q_U为高斯白噪声天向分量。

5.根据权利要求1所述的基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法，其特征在于，根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差，具体公式为：

其中，ξ为垂线偏差的南北分量，η为垂线偏差的东西分量，和分别为南北方向垂线偏差的中低频分量和东西方向垂线偏差的中低频分量，由EGM2008全球重力场模型计算得到，δξ、δη分别为南北方向垂线偏差的扰动量、东西方向垂线偏差的扰动量。

6.一种基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量系统，其特征在于，所述系统包括：

姿态差确定模块，用于基于BDS/INS组合导航确定姿态差；

观测方程构建模块，用于根据所述姿态差构建观测方程；

状态方程构建模块，用于建立状态方程；

扰动量确定模块，用于根据所述状态方程和所述观测方程确定垂线偏差的扰动量；

垂线偏差确定模块，用于根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差。