[发明专利]一种基于无迹卡尔曼滤波的极区环境下舰船大方位失准角传递对准方法

摘要

本发明公开了一种基于无迹卡尔曼滤波的极区环境下舰船大方位失准角传递对准方法。步骤一：完成子惯导系统的启动、预热准备，子惯导系统利用主惯导系统发送的导航参数完成一次装订；步骤二：子惯导系统进行惯导解算，同步采集主、子惯导系统在格网系下输出的速度和姿态信息，得到速度和姿态误差来构成量测量Z；步骤三：依据格网系下的导航力学编排，结合格网导航误差方程，采用“速度+姿态”的匹配方式，建立格网系下的系统状态方程和量测方程；步骤四：进行无迹卡尔曼滤波解算，估算出子惯导系统的姿态失准角、速度的状态估算值，完成传递对准。本发明解决了极区环境下大方位失准角的传递对准问题，提高了极区的传递对准精度和适用性。

主权项

一种基于无迹卡尔曼滤波的极区环境下舰船大方位失准角传递对准方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：完成子惯导系统的启动、预热准备，子惯导系统利用主惯导系统发送的导航参数完成一次装订，所述的导航参数包括速度、姿态矩阵和位置信息；步骤二：子惯导系统进行惯导解算，同步采集主、子惯导系统在格网系下输出的速度和姿态信息，得到速度和姿态误差来构成量测量Z：Z＝[δV^Gφ^G]^T其中：δV^G是格网系下的速度误差值；φ^G是格网系下的姿态失准角；步骤三：在极区舰船存在大方位失准角的情况下，依据格网系下的导航力学编排，结合格网导航误差方程，采用“速度+姿态”的匹配方式，建立格网系下的系统状态方程和量测方程；状态变量为：系统状态方程为：$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{V}}^G=(C_{s^{\′}}^G-C_s^G)f^s-(2{\mathrm{\ω}}_{ie}^G+{\mathrm{\ω}}_{eG}^G)\×{\mathrm{\δV}}^G\\ -(2{\mathrm{\δ\ω}}_{ie}^G+{\mathrm{\δ\ω}}_{eG}^G)\×V^G+C_{s^{\′}}^G{\▿}_s^s+C_{s^{\′}}^G{\▿}_w^s\\ {\stackrel{\·}{\mathrm{\φ}}}^G=(C_m^{s^{\′}}-C_m^s){\mathrm{\ω}}_{Gm}^m+{\mathrm{\ω}}_f-C_s^G{\mathrm{\ϵ}}_s^s-C_s^G{\mathrm{\ϵ}}_w^s\\ {\stackrel{\·}{\▿}}_s^s=0\\ {\stackrel{\·}{\mathrm{\ϵ}}}_s^s=0\\ \stackrel{\·}{\mathrm{\μ}}=0\end{array}\right.$其中，是速度误差的导数，是姿态失准角的导数，是加速度常值漂移的导数，是陀螺常值漂移的导数，是安装失调角的导数，是子惯导的计算姿态矩阵，是子惯导载体坐标系s到格网坐标系G间的转换矩阵，是主惯导载体坐标系m到子惯导计算载体坐标系s′的转换矩阵，是主惯导载体坐标系m到子惯导载体坐标系s的转换矩阵，f^s是加速度计量测量，是格网系下的地球自转速率，是格网系下的位置速率，δV^G是格网系下的速度误差，是格网系下地球自转角速率的误差，是格网系下位置速率误差，V^G是格网系下的速度，为加速度常值偏移，为加速度计随机偏移，为主惯导相对于格网系的角速率在载体坐标系s下的投影，为陀螺仪常值漂移，为陀螺仪随机漂移；量测方程为：$\stackrel{\·}{Z}=HX+v$其中，Z是量测量，H是量测矩阵，v是量测噪声，其中H如下所示：$H=\left[\begin{array}{ccccc}{I}_{2\×2}& 0_{2\×2}& 0_{2\×2}& 0_{2\×2}& 0_{2\×2}\\ 0_{3\×3}& I_{3\×3}& 0_{3\×3}& 0_{3\×3}& -C_{s^{\′}}^G\end{array}\right];$步骤四：利用设计的格网坐标系下状态方程、量测方程和构造的量测量，进行无迹卡尔曼滤波解算，估算出子惯导系统的姿态失准角、速度的状态估算值，完成传递对准。