[发明专利]一种惯性系下仅使用位置信息的捷联惯导系统陀螺漂移和航向误差校正方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及的是一种综合校正技术，特别是涉及一种惯性系下仅使用位置信息的捷联惯导系统陀螺漂移和航向校正技术，尤其涉及一种无需限制载体运动状态的仅使用位置信息的捷联惯导系统陀螺漂移和航向校正技术。 

二、背景技术

对于船用惯导系统，其困难就在于运行周期长，精度要求高，必须定期对系统进行重调和校正。就捷联式惯导系统而言，陀螺的精度很大程度上决定了整个系统的精度，要提高系统的精度，其关键就是提高陀螺精度。采用系统级算法可以有效的降低成本，通过引入外部参考位置信息对系统的陀螺漂移和航向进行校正，能够限制惯导系统的误差，提高惯导系统的精度。目前平台式惯导系统的校正技术比较成熟，但是不适用于捷联式惯导系统，并且对载体的机动方式限制较大，因此研究能够有效降低对载体机动方式的要求并适用于捷联式惯导系统的综合校正技术对于提高捷联惯导系统的精度具有重大意义和实用价值。 

三、发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种不需要限制载体运动状态就能够仅使用外部位置信息准确的校正出捷联惯导系统的陀螺漂移和航向误差的校正方法。 

本发明的目的是这样实现的： 

本发明包括下列步骤： 

(1)将导航坐标系与计算机坐标系的矢量角ψ投影到惯性坐标系下，得到惯性系下的ψ方程的微分表达式，进而得到惯性系下ψ角与捷联惯导系统陀螺漂移之间的关系式； 

(2)对步骤(1)所建立的惯性系下ψ角与捷联惯导系统陀螺漂移之间的关系式进行积分求解，可得任意两个时刻之间ψ角增量与陀螺漂移之间的关系式； 

(3)建立位置误差和航向误差与惯性系下ψ角之间的关系，可得任意两个时刻之间ψ角增量与这两个时刻的位置误差和航向误差之间的关系式； 

(4)在t_n时刻利用外部位置观测量对系统位置误差进行重调，重调后位置误差为零，再利用步骤(2)和步骤(3)可以得到t_n+1时刻位置和航向误差与t_n时刻的航向误差和陀螺漂移之间的关系式； 

(5)在t_n+1时刻利用外部位置观测量对系统位置误差进行重调，重调后位置误差为零，再利用步骤(2)和步骤(3)可以得到t_n+2时刻位置和航向误差与t_n+1时刻的航向误差和陀螺漂移之间的关系式； 

(6)利用步骤(4)和步骤(5)可以得到t_n+1时刻和t_n+2时刻的位置误差与t_n时刻的航向误差和陀螺漂移之间的关系式从而计算捷联惯导系统的陀螺漂移和t_n时刻的航向误差，进而对陀螺漂移进行补偿； 

(7)利用步骤(4)和步骤(5)得到计算捷联惯导系统的陀螺漂移和t_n时刻的航向误差与t_n+2时刻的航向误差之间的关系式，可计算出t_n+2时刻的航向误差，从而对系统航向误差进行补偿。 

本发明的方法具有以下优点： 

1.传统方法是在OEPQ坐标系下建立ψ角方程，因此需要限制载体 的运动状态为：低速、等纬度运动，并且不适用于捷联式惯导系统。而本发明不需要限制载体运动状态，尤其适合捷联式惯导系统。 

2.与传统方法相比，本发明只需在校正时刻保持水平失准角为小角度即可，不需要水平失准角一直保持在小角度。 

附图说明

图1为本发明所指的捷联惯导系统陀螺漂移校正方法流程图； 

图2为本发明的实施例中不进行陀螺漂移和航向校正的速度误差曲线； 

图3为本发明的实施例中不进行陀螺漂移和航向校正的姿态误差曲线； 

图4为本发明的实施例中不进行陀螺漂移和航向校正的位置误差曲线； 

图5为本发明的实施例中进行陀螺漂移和航向校正的速度误差曲线； 

图6为本发明的实施例中进行陀螺漂移和航向校正的姿态误差曲线； 

图7为本发明的实施例中进行陀螺漂移和航向校正的位置误差曲线。 

实施例

一种惯性系下仅使用位置信息的捷联惯导系统陀螺漂移和航向误差校正方法，其特征在于实现步骤如下： 

(1)将导航坐标系与计算机坐标系的矢量角ψ投影到惯性坐标系下，得到惯性系下的ψ方程的微分表达式，进而得到惯性系下ψ角与捷联惯导系统陀螺漂移之间的关系式；