[发明专利]MEMS捷联惯导自适应SCKF滤波的初始对准方法

权利要求书

1.一种MEMS捷联惯导自适应SCKF滤波的初始对准方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）利用GPS确定载体的初始精度、纬度参数；

（2）采集MEMS加速度计和磁强计输出的数据；

（3）采用解析法来进行系统的粗对准，粗略的得到载体坐标系到计算地理坐标系的姿态矩阵

Cbc(0)=cosβ0cosγ0-sinβ0sinα0sinγ0-cosα0sinγ0sinβ0cosγ0+cosβ0sinα0sinγ0cosβ0sinγ0+sinβ0sinα0cosγ0cosα0cosγ0sinβ0sinγ0-cosβ0sinα0cosγ0-sinβ0cosα0sinα0cosβ0cosα0]]>

式中：α₀,β₀,γ₀分别是初始纵摇角、横摇角和航向角；

（4）建立基于MEMS的捷联惯导系统初始对准非线性状态空间模型系统的状态变量为以东向和北向速度误差作为观测量Z＝[δv_xδv_y]^T，当地地理坐标选取东北天坐标系，φ_x、φ_x和φ_z分别是平台东向、北向和天向失准角，和分别是三个方向上的MEMS陀螺仪常值偏移，和分别是MEMS加速度计常值零偏；量测向量取

（5）根据捷联惯导系统静基座下的姿态角、速度误差方程，建立捷联惯导系统在大方位失准角下的状态空间模型：

X·=f(X)+G(X)WZ=HX+V;]]>

（6）滤波初始化，在初始时刻即k＝0时，对步骤（5）中的变量初始化X^0=E(X0),SX0=chol(E[(X0-X^0)(X0-X^0)T]),SQ0=chol(Q0),]]>式中：E表示求取期望，chol(·)表示矩阵三角分解相当于矩阵开平方根，Q₀表示初始系统噪声方差阵；

（7）当k≥1时，利用平方根CKF进行滤波，但在每次迭代中加入对系统噪声的更新；即在每次对状态变量估计完成后，利用以下公

ΠQk=[Lv-2LvS^Qk-11LvWkgkSzz,k|k-1],S^Q=tria(ΠQk)]]>

计算每个时刻的系统噪声方差阵Q_k，增强滤波的自适应能力；式中：L_v是调节因子、tria(·)表示矩阵的QR三角分解、W_k是增益矩阵；

（8）利用步骤（7）估计出的平台失准角校正基于MEMS的捷联惯导系统的初始姿态矩阵即从而得到精确地姿态矩阵，完成初始对准。