[发明专利]一种惯性导航系统精对准方法

权利要求书

1.一种惯性导航系统精对准方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：初始化INS/GPS组合系统；

步骤二：采集惯性组件输出的角速度ω^b、加速度f^b和GPS输出的位置p_gps；

步骤三：对步骤二中采集的ω^b和f^b进行导航解算，得到载体的位置速度姿态

步骤四：构造卡尔曼滤波器，滤波状态量为：X＝[δp^T δv^T δφ^T Δ^T ε^T]^T，其中δp为INS位置误差，δp＝[δp_x δp_y δp_z]^T，δv为速度误差，δv＝[δv_x δv_y δv_z]^T，δφ为姿态失准角，δφ＝[δφ_x δφ_y δφ_z]^T，Δ为加速度计零偏，Δ＝[Δ_x Δ_y Δ_z]^T，ε为陀螺零偏，ε＝[ε_x ε_y ε_z]^T，以GPS输出的位置p_gps和步骤三中解算位置之差为观测量Z(k)，进行卡尔曼滤波时间更新，计算状态一步预测阵X(k/k-1)和一步预测均方误差阵P(k/k-1)；

步骤五：根据步骤四的Z_k和X(k/k-1)，计算k时刻新息二阶矩C(k)，即

C(k)＝E((Z(k)-HX(k/k-1))(Z(k)-HX(k/k-1))^T)

步骤六：自适应方法选取：比较C(k)与HP(k/k-1)H^T+R(k-1)，同时比较k与M，当C(k)＝HP(k/k-1)H^T+R(k-1)，且k≥M时，则转至步骤七，否则转至步骤十，其中H表示量测矩阵，R(k-1)表示k-1时刻量测噪声阵；

步骤七：计算(k-M+1)～k时刻M个点新息二阶矩的均值即

其中，C(j)表示j时刻新息二阶矩；

步骤八：根据步骤五计算的C(k)和步骤七计算的计算自适应因子α，即

其中，tr表示对矩阵求迹；

步骤九：根据步骤八中的α，计算k时刻R(k)，即：

R(k)＝(1+α)R(k-1)

计算完成后，转至步骤十二；

步骤十：计算k时刻指数渐消记忆加权因子β(k)，即：

其中，b表示遗忘因子；

步骤十一：根据步骤四的Z(k)和步骤十的β(k)，基于Allan方差估计k时刻R(k)，即：

计算完成后，转至步骤十二；

步骤十二：进行卡尔曼滤波测量更新，计算k时刻滤波增益K(k)、估计均方误差P(k)和状态估计值X(k)；

步骤十三：根据步骤十二中得到的状态估计值X(k)，对步骤三中得到的载体姿态进行补偿，得到载体姿态角φ；存储并输出载体姿态角。