[发明专利]低成本组合导航系统的数据融合方法和装置

权利要求书

1.一种低成本组合导航系统的数据融合方法，其特征在于，包括：

根据组合导航系统中的微惯性测量单元的输出数据进行捷联惯导解算得到载体的航向ψ_I、根据组合导航系统中的磁阻传感器的输出数据解算得到载体的航向ψ_m、根据组合导航系统中的卫星接收机的输出数据解算得到载体的航向ψ_G；

根据设置的载体的航向最优化估计性能指标，将所述ψ_I、ψ_m和ψ_G按照一定的权重进行叠加，得到所述载体航向的最优估计值。

2.根据权利要求1所述的低成本组合导航系统的数据融合方法，其特征在于：

所述的根据组合导航系统中的微惯性测量单元的输出数据进行捷联惯导解算得到载体的航向ψ_I，包括：

在捷联惯导系统中，姿态是以载体系到导航系的方向余弦矩阵表示的。方向余弦阵是由下式微分方程解算得到的

C·bn=CbnΩnbb]]>

式中，是载体系相对导航系的角速度的斜对称矩阵，由下式得到：

ωnbb=ωibb-Cnb(ωien+ωenn)]]>

其中，为陀螺检测的载体角速度，为方向余弦阵的转置，分别为地球的自转角速度和导航系相对地球系的旋转角速度，由下式计算：

ωien=[0,ΩcosL,ΩsinL]T,]]>ωenn=[-vNR+h,-vER+h,-vNR+htanL]T,]]>

其中，Ω为地球自转角速度，L为地理纬度，v_E，v_N为载体的东向和北向速度分量，R为地球半径、h为载体距地面的高度。

求得方向余弦阵后，可以由下式转换为载体的姿态，该姿态包括：俯仰角横滚角γ、航向角ψ；

θ=-asinCbn(3,2)]]>

γ=-atanCbn(3,1)Cbn(3,3)]]>

ψ=-atanCbn(1,2)Cbn(2,2)]]>

其中，为方向余弦阵的第i行第j列分量，上述航向角ψ即为载体的航向ψ_I；

所述的根据组合导航系统中的磁阻传感器的输出数据解算得到载体的航向ψ_m，包括：

将磁阻传感器的测量值从载体坐标系转换到水平坐标系上H(H_x，H_y，H_z)，转换公式如下：

HxHyHz=cosγ0sinγsinθsinγcosθ-sinθcosγ-cosθsinγsinθcosθcosγHxbHybHzb]]>

其中，γ为上述捷联惯性导航解算得到的载体水平姿态角，H_x，H_y，H_z为磁场在相应坐标系中的x，y，z轴分量；

利用最佳椭圆补偿算法，校正磁场测量值H(H_x，H_y，H_z)得到载体当地的水平磁场分量(X，Y)，校正公式如下：

X＝H_xX_sf+X_off

Y＝H_yY_sf+Y_off

其中，X_sf、Y_sf为标度系数，X_off、Y_off为载体当地的磁场强度的偏移量；

根据载体当地的水平磁场分量及磁偏角计算载体的航向ψ_m，ψ_m的计算公式如下：

ψ_m＝arctan(Y/X)-θ

其中，θ为载体当地的磁偏角；

所述的根据组合导航系统中的卫星接收机的输出数据解算得到载体的航向ψ_G，包括：

设V(V_E，V_N，V_U)为卫星接收机输出的载体速度，V_E，V_N，V_U分别为东向、北向和天向的载体速度分量。则由载体速度解算的速度航向ψ_G为

ψ_G＝arctan(V_E/V_N)

当载体协调运动时，载体的航向与载体的速度航向一致。