[发明专利]一种基于外测速度信息的SINS水平姿态误差修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种误差修正方法，尤其涉及一种基于外测速度信息的SINS水平姿态误差修正方法，属于组合导航系统设计技术，可用于航空航天、测绘等具有高精度导航要求的场合。

背景技术

惯性导航系统是一个基于加速度二次积分的航程推算系统，它完全依靠机械设备和相应的算法自动、独立完成导航任务，和外界不发生任何光、电联系。由于其具有隐蔽性好、工作环境不受气象条件限制等优点，成为航天、航空、航海领域中一种广泛使用的主要导航系统。但惯性导航系统本身存在仪表误差、初始对准误差、重力异常等问题，长时间工作时导航误差随时间发散。提高惯性导航系统性能的有效途径是采用组合导航技术，即用两种或两种以上的非相似导航系统对同一导航信息做测量并解算以形成量测量，从这些量测量中计算出各导航系统的误差并校正。采用组合导航技术的系统称为组合导航系统，参与组合的各个系统称为子系统。组合导航系统设计的一个重要方面是信息融合算法，即将不同导航系统获得导航信息进行融合得到高精度的导航输出。目前常见的信息融合算法一般基于最优估计理论，例如卡尔曼滤波理论以及其衍生算法。在使用卡尔曼滤波算法进行组合导航系统设计时需要建立系统的误差模型，除此之外，卡尔曼滤波算法是一种递推算法，启动算法时需要设置参数初值，误差模型的正确性和参数初值的合理性将对算法的收敛性产生直接影响，工程应用时需要针对不同产品设置合理的参数初值，调试工作量很大。

另外，基于外测信息的位置速度修正方法，只能修正导航的位置和速度，不能修正姿态，在短时间内可行，当时间较长时，需要对水平姿态进行修正。因此，为了提高组合导航系统对参数的鲁棒稳定性和修正算法的快速性，降低系统设计难度，修正导航水平姿态，提高导航结果的精确性，需要研究一种新型组合导航系统设计方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于外测速度信息的SINS水平姿态误差修正方法，实现了对惯导位置和水平姿态的修正，提高了组合导航系统的精度。

本发明的技术解决方案是：一种基于外测速度信息的SINS水平姿态误差修正方法，步骤如下：

（2）对惯性导航系统测量获得的速度与GPS获得的载体真实北向速度V作差，得到速度误差信号

（2）对步骤（1）得到的速度误差信号进行方位角解耦，解耦矩阵为A；

（3）对由步骤（2）解耦得到的信号再进行视加速度解耦，解耦矩阵为B；

（4）将由步骤（3）解耦得到的信号经过控制器C_φ，得到姿态修正信号u_φ；

（5）再将步骤（4）得到的姿态修正信号u_φ输入至用欧拉克雷洛夫角法表示的姿态微分方程中，经积分运算得到修正后的姿态角。

所述步骤（2）解耦矩阵A的形式为：

A=sinγ-cosγcosγsecφxsinγsecφx]]>

其中，γ为航向角，φ_x为俯仰角。

所述步骤（3）中解耦矩阵B的形式为：