[发明专利]捷联惯导/光谱红移自主组合导航系统及滤波方法

说明书

本发明提供了一种捷联惯导/光谱红移自主组合导航系统及滤波方法，用SRS获得的高精度速度信息和气压高度计获得的高度信息对SINS输出的速度信息及高度信息进行校正，用所提出的自适应随机加权容积卡尔曼滤波进行导航解算，以提高导航信息的准确度。本发明的组合导航系统具有自主性强、隐蔽性好、精度高和可靠性强等优点，提高了导航滤波解算的精度，可用于提高我国航天器的导航定位精度和滤波解算精度，不但对提高我国航天器导航定位的精度、降低运营费用、扩展空间的应用有重要作用，而且对提高航天器在战争条件下的生存能力具有重要帮助。

技术领域

本发明涉及导航和滤波技术领域，尤其是一种自主组合导航系统及滤波方法。

背景技术

当前，航天器导航定位大多借助地面测控系统实现，不仅极大地增加了地面测控系统的负担，不具有自主性，而且战时容易受到敌方攻击，降低了航天器在战争条件 下的生存能力。为此，大力发展高精度强自主性的导航技术，不但是应对日益复杂空 间任务的迫切需求，而且是提高航天器的生存能力、降低运营费用的关键所在，还对 扩展空间的应用有重要意义。因此，对航天器高精度强自主性导航技术的需求十分迫 切，亟需认真研究。

高精度自主导航技术的发展，需要先进的科学技术不断地注入新的活力，高精度自主导航技术的自动化必将给导航系统带来新的生机。强自主高精度的多源融合导航 技术一直是导航领域学者研究、探索和追求的目标。尽管一些学者在这方面者做出了 很多尝试，但仍与应用需求有较大差距，亟需进行新的探索和尝试，尽力挖掘新概念、 新原理和新方法，以满足日益复杂的国际环境对飞行器自主运行技术的需求。

因此，探索和设计强自主高精度的导航系统、寻求和建立高性能导航滤波解算方法，不但是应对日益复杂国际环境的迫切需求，而且对我国的国防建设具有重大意义。 因此，对飞行器强自主高精度导航技术和滤波解算方法的需求非常迫切，亟需认真研 究。

卫星导航作为一种重要的导航方法，已广泛应用于军事和民用领域，但卫星导航是半自动导航。一旦发生战争，敌方将会利用反卫星技术对我方的卫星导航系统进行 干扰和破坏。

而作为自主导航的两个研究方向：惯性导航与天文导航都在探索减小体积、重量和功耗等，与实际应用需求仍有差距，需要进行新的尝试和研究。

光谱红移自主导航作为一种前瞻性的新概念导航方法，不仅具有高导航精度、强自主性强、而且有良好的实时性，能够为提高航天器导航的自主性、拓展导航手段、 实现航天器自主运行提供一种全新的技术手段，因此，该方法受到了导航领域学者的 强烈关注。

光谱红移导航是一种隐蔽好、自主性强的导航新体制，它不向外发射任何电波，任何人、用任何方法都打不掉用于航天器导航的太阳系天体(太阳、木星、地球等)， 充分有效地利用这些天然资源实现航天器自主导航是人类的责任和荣耀。

但单一的光谱红移自主导航方法，在航天器进行姿态机动过程中，由于短时间内无法获取足够的观测信息，或者，由于观察信息的中断，不能获得测量信息，导致导 航精度恶化，甚至结果发散。另外，由于天体的遮挡等原因，测量信号在某些时间可 能会暂时中断，导致不能解算导航参数。因此，需要将光谱红移导航与其他导航方法 相结合，构成组合导航系统来弥补单一的光谱红移导航方法的不足。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种捷联惯导/光谱红移自主组合导航系统 及滤波方法。本发明提出一种基于最优校正的高精度强自主SINS/SRS组合导航系统 和一种非线性滤波计算方法，用SRS获得的高精度速度信息和气压高度计获得的高度 信息对SINS输出的速度信息及高度信息进行校正，用所提出的自适应随机加权容积 卡尔曼滤波(ARWCKF)进行导航解算，以提高导航信息的准确度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：