[发明专利]一种基于星像坐标建模的惯性与天文组合导航方法

摘要

本发明提出了一种基于星像坐标建模的惯性与天文组合导航方法，所述方法根据所观测恒星数的不同，自动实现多恒星观测时的惯性与天文组合，提高了恒星星光量测信息使用的灵活性，在星光构型显著恶化时，输入卡尔曼滤波的观测噪声特性仍保持稳定，提高了高动态飞行中可用导航恒星数量显著减少情况下的导航性能，和未采用本发明的常规惯性与天文组合系统相比，本发明方法星光构型恶化的情况具有更好的适应性，适合工程应用。

主权项

1.一种基于星像坐标建模的惯性与天文组合导航方法，其特征在于包括以下步骤：步骤A，根据惯性与天文组合导航误差特性，由航空机载惯性导航系统误差的数学描述，建立惯性与天文组合导航误差状态量方程；惯性与天文组合导航误差状态量X定义为：X=[φE,φN,φU,δvE,δvN,δvU,δL,δλ,δh,ϵbx,ϵby,ϵbz,ϵrx,ϵry,ϵrz,▿x,▿y,▿z]T]]>其中，φ_E,φ_N,φ_U分别表示航空机载惯性导航系统误差状态量中的东向平台误差角状态量、北向平台误差角状态量和天向平台误差角状态量；δv_E,δv_N,δv_U分别表示航空机载惯性导航系统误差状态量中的东向速度误差状态量、北向速度误差状态量和天向速度误差状态量；δL,δλ，δh分别表示航空机载惯性导航系统误差状态量中的纬度误差状态量、经度误差状态量和高度误差状态量；ε_bx,ε_by,ε_bz分别表示航空机载惯性导航系统误差状态量中的X轴、Y轴、Z轴方向陀螺常值漂移误差状态量；ε_rx,ε_ry,ε_rz分别表示航空机载惯性导航系统误差状态量中的X轴、Y轴、Z轴方向陀螺一阶马尔可夫漂移误差状态量；分别表示航空机载惯性导航系统误差状态量中的X轴、Y轴和Z轴方向加速度计零偏，T为转置；步骤B，根据天文导航系统观测原理和惯性导航系统误差模型，分析天文导航系统星光像点坐标误差与惯性导航系统位置、姿态误差之间的传递关系，建立星像坐标误差传递模型；步骤C,采用航空机载地理系下的线性化观测方法，根据步骤B的基于天文导航系统星光像点坐标误差与惯性导航系统位置、姿态误差的观测建模结果，建立天文导航系统测量值与航空机载惯性导航系统误差状态量X之间的线性化组合量测方程；步骤D,进行惯性导航解算，得到航空机载惯性导航系统输出结果；步骤E,判断是否有天文导航系统测量值，如果是，则记录天文导航系统的星像坐标测量值并执行步骤F，否则执行步骤H；步骤F,利用步骤D算得的航空机载惯性导航系统输出结果，计算由航空机载惯性导航系统算得的星像坐标计算值；步骤G,根据步骤E中天文导航系统测得的星像坐标和步骤F航空机载惯性导航系统算得的星像坐标，利用步骤C建立的天文导航系统测量值与航空机载惯性导航系统误差状态量X之间的线性化组合量测方程进行组合滤波，估计出航空机载惯性导航系统的估计误差状态量并用于修正导航误差；步骤H,输出导航结果，并判断导航过程是否结束，如果是则停止导航，否则重新执行步骤D。