[发明专利]用于组合导航系统的动基座对准方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及导航系统领域，特别涉及一种用于组合导航系统的动基座对准方法及系统。 

背景技术

MEMS/GPS（Micro-Electro-Mechanical Systems微机电系统/Global Positioning System全球定位系统）组合导航系统是指以基于MEMS技术的惯性测量单元(IMU)作为传感器，由GPS卫星导航系统进行位置速度等参考信息辅助的导航系统。MEMS/GPS组合导航系统因其体积小、重量轻、功耗小、成本低在未来的车载、航空应用中有着良好的前景。动基座自对准是指在载体机动情况下，不依靠外部信息（如高精度惯导的导航信息）完成系统初始对准的方法，是得到系统初始航向的重要过程。 

Scherzinger和Rogers提出对原有的线性化误差模型进行修改，利用两个变量来表示方位角误差即可以用线性模型解决非线性问题，利用仅有的GPS提供的速度+位置信息及卡尔曼滤波实现对准。这种方法可以完成180°全角度范围的对准，但是修改后的误差模型更加复杂，计算量增大。Hong基于修正后的航向角误差模型，利用基线方法解决初始对准中大失准角问题，但基线选择会影响对准的实用性，而且仍对初始误差有要求。Crassidis提出基于大失准角情况下的非线性误差模型，利用无轨迹卡尔曼滤波完成对准，但无轨迹滤波很难从理论上证明其稳定性。 

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。 

为达到上述目的，本发明一方面的实施例提出一种用于组合导航系统的动基座对准方法，包括以下步骤：S1：获取导航信息和GPS观测信息，其中，所述导航信息通过惯性测量单元获取，并对所述导航信息进行惯性导航解算；S2：建立动基座对准的误差模型；S3：建立卡尔曼观测控制器，其中，所述卡尔曼观测控制器的工作被划分为多个阶段，且每个阶段对应一个状态协方差矩阵；S4：卡尔曼观测控制器根据所述导航信息、GPS观测信息和误差模型，计算出所述多个阶段中每个阶段的控制增益；S5：判断所述控制增益是否满足利亚普诺夫稳定性条件，若不满足，则返回步骤S3，若满足，则进入步骤 S6；S6：根据所述控制增益计算补偿向量，并将所述补偿向量反馈给所述惯性测量单元，并由所述惯性测量单元进行调整。 

根据本发明实施例的方法，通过采用卡尔曼观测控制器，能够迅速将航向角误差压低到很小的范围，从而大大降低对准时间，提高对准精度。 

在本发明的一个实施例中，所述误差模型和卡尔曼观测控制器采用至少9维状态量。 

在本发明的一个实施例中，所述误差模型的状态量表示为， 其中，N,E,D分别为当地导航坐标系的北向、东向和地向，φ为姿态角，δ为误差表示，分别为北向、东向和地向的速度误差，L、λ和h分别为纬度、经度和高度为，δL,δλ,δh分别为纬度误差、经度误差和高度误差，T为矩阵转置表示。 

在本发明的一个实施例中，所述误差模型通过如下公式表示，其公式为， 

δL·=δVNRM+h-VN(RM+h)2δh]]>