[发明专利]一种发射系下的SINS/BDS组合导航工程算法

说明书

本发明为一种发射系下的SINS/BDS组合导航工程算法，涉及飞行器导航技术领域，包括计算组合导航系统误差方程，所述组合导航系统误差方程包括，姿态误差的变化率方程、速度误差的时间导数方程和位置误差的时间导数方程；计算组合导航系统状态方程，选用位置误差、速度误差、平台误差、陀螺漂移和加速度计漂移作为状态变量；计算组合导航系统测量方程，采用惯组与卫星的测量的位置、速度的差值作为滤波的测量值，对计算结果进行滤波和校正。本方案使用低成本的组合导航器的情况下，采用发射坐标系下的位置、速度组合，双通道独立工作并修正，保证了定位的连续性和可靠性。

技术领域

本发明涉及飞行器导航技术领域，具体为一种发射系下的SINS/BDS组合导航工程算法。

背景技术

在组合导航算法的研究和实现中，选择合适的导航参考坐标系，不仅是导航系统的需求，也要有利于飞行器导航制导系统的设计和应用。中短程的高速飞行器如火箭弹改制靶弹、制导炮弹等，大部分时间沿着地球表面飞行，控制算法期望用描述飞行器与地面相对关系的姿态、位置导航数据来进行飞行控制，也有利于人的直观描述和理解，发射系坐标系作为导航坐标系是解决上述问题的一个简单途径。

紧组合方式是一种高水平的组合，但工作计算量大，硬件指标无法实时满足大规模的计算，精确补偿伪距误差有较大的困难，对导航组件的精度要求高，容易出现高延时，甚至卡顿的情况，在航空导航领域，卡顿、高延时的危害很多情况大于误差，因此在实际中紧组合效果很多情况下不适用。

发明内容

本发明提出了一种发射系下的SINS/BDS组合导航工程算法，本方案使用低成本的组合导航器的情况下，采用发射坐标系下的位置、速度组合，双通道独立工作并修正，保证了定位的连续性和可靠性；采用间接卡尔曼滤波方式，提出组合校正的方式，用误差的估计值输出修正惯导的同时反馈校正组合参数，减少导航误差，提高导航精度。

本发明的技术方案如下：

一种发射系下的SINS/BDS组合导航工程算法，包括

计算组合导航系统误差方程，所述组合导航系统误差方程包括，姿态误差的变化率方程、速度误差的时间导数方程和位置误差的时间导数方程；

计算组合导航系统状态方程，选用位置误差、速度误差、平台误差、陀螺漂移和加速度计漂移作为状态变量；

计算组合导航系统测量方程，根据卡尔曼滤波原理，建立SINS/BDS组合导航的系统测量方程采用惯组与卫星的测量的位置、速度的差值作为滤波的测量值，

对计算结果进行滤波和校正。

作为本方案的进一步优化，所述姿态误差的变化率方程包括，，其中和分别为发射系下的姿态角速率误差和姿态角误差，为角速度的反对称矩阵，为陀螺仪的测量误差，为发射坐标下的姿态转换矩阵。

作为本方案的进一步优化，所述速度误差的时间导数方程包括，

，其中，分别为发射系下的加速度误差和速度误差，是载体相对惯性空间的比力在载体系中的投影，为发射点初始重力加速度，发射点对应的地球椭球面上地心半径矢径，为发射点到发射坐标系下弹道上任一点的矢径，加速度计的测量误差。

作为本方案的进一步优化，所述位置误差的时间导数方程包括，。

作为本方案的进一步优化，所述组合导航系统状态方程还包括噪声，系统的状态方程包括，

，

其中，为噪声驱动矩阵，为系统白噪声，系统白噪声对应的方差阵为，状态转移矩阵F为

其中，，

。