[发明专利]一种基于相对导航的高精度惯性动态位姿原位校准方法

权利要求书

1.一种基于相对导航的高精度惯性动态位姿原位校准方法，其特征在于，包括惯性动态位姿参考基准、基于光学的相对导航、原位传递校准方法，所述惯性动态位姿参考基准包括高精度光学陀螺、加速度计、GNSS，所述高精度光学陀螺用于提供高精度位置信息，所述加速度计用于提供速度信息，所述GNSS用于提供姿态与时间参考信息；所述基于光学的相对导航包括基于光学的形变测量和子IMU位姿解算，所述基于光学的相对导航卡尔曼滤波方法用于提供子IMU的位姿信息；所述原位传递校准方法包括可观测度调整误差校正因子算法、基于可观测度的自适应反馈校正方法。

2.如权利要求1所述的一种基于相对导航的高精度惯性动态位姿原位校准方法，其特征在于，所述基于光学的相对导航卡尔曼滤波方法包括以下步骤：

S1、估计主/子IMU之间的基线长度误差、子IMU位置、速度、姿态和惯性器件误差，并将估计出的误差进行反馈校正，得到高精度的子IMU实时导航结果和主/子IMU之间的相对空间关系；

S2、卡尔曼滤波模型中的状态变量X共有45维，包括东、北、天向的失准角东、北、天向的速度误差δV_E、δV_N、δV_U，纬度、经度、高度误差δL、δλ、δH，x、y、z轴向的陀螺仪常值漂移误差ε_x、ε_y、ε_z，x、y、z轴向加速度计常值漂移误差x、y、z轴向杆臂长度误差Δr_x、Δr_y、Δr_z；安装误差；

S3、卡尔曼滤波模型中的量测量Z是经过多级杆臂补偿的速度误差和位置误差，多级杆臂分别为GPS与主IMU之间的刚性杆臂和主/子IMU之间的柔性杆臂。

3.如权利要求2所述的一种基于相对导航的高精度惯性动态位姿原位校准方法，其特征在于，所述可观测度调整误差校正因子算法包括以下步骤：

S1、建立系统状态方程和量测方程；

S2、建立位置量测信息修正方程；

S3、对姿态量测信息进行修正。

4.如权利要求3所述的一种基于相对导航的高精度惯性动态位姿原位校准方法，其特征在于，所述系统状态方程为：其中X为系统状态向量，F为系统状态矩阵，W为系统噪声矩阵；

其中，分别是航向角误差、俯仰角误差、横滚角误差；δv_E、δv_N、δv_U分别是东向速度误差、北向速度误差、天向速度误差；δL、δλ、δh分别是纬度误差、经度误差、高度误差；ε_gx、ε_gy、ε_gz是陀螺常值漂移；ε_mx、ε_my、ε_mz是陀螺一阶马尔可夫过程漂移；δK_gx、δK_gy、δK_gz是陀螺刻度因子误差；δW_yz、δW_zy、δW_xz、δW_zx、δW_xy、δW_yx是陀螺安装误差；是加计随机常值偏置；是加计一阶马尔可夫过程漂移；δK_ax、δK_ay、δK_az是加计刻度因子误差；δA_yz、δA_zy、δA_xz、δA_zx、δA_xy、δA_yx是加计安装误差；θ_x、θ_y、θ_z是柔性变形角；是柔性变形角速率。

5.如权利要求4所述的一种基于相对导航的高精度惯性动态位姿原位校准方法，其特征在于，所述量测方程为：Z＝HX+v，其中H为量测矩阵，v是量测噪声；

式中，为惯性位姿参考系统姿态矩阵。