[发明专利]微惯导与DGPS和电子罗盘组合导航姿态测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种姿态测量方法，具体地说是一种微惯导/DGPS/电子罗盘组合导航姿态测量方法。

背景技术

GPS载波相位能够被利用计算出非常精确的位置、速度信息，但是其连续定位能力差、动态性能低，特别是在高楼区、山区、隧道、立交桥等恶劣的环境下，卫星信号容易受到遮挡导致失效，从而使GPS不能进行定位；微惯导系统具有独立自主工作的优点，但其导航误差随时间积累。上述单一的导航系统由于自身存在的不足--GPS载波相位不能够提供载体的姿态而微惯导系统虽能够提供载体的姿态但其误差随时间积累，无法提供高精度的载体姿态的要求；而电子罗盘以其具有完全自主、结构简单、启动速度快、并能提供姿态值等优点被常选作为一种姿态测量的辅助设备，因此本发明是将上述的三种导航测量系统组合起来使用，以提供高精度的载体姿态。

在利用微惯导/GPS载波相位/电子罗盘组合进行确定姿态的研究，目前已有的文章，如上海交通大学的硕士论文《组合式车载导航系统研究》是将微惯导、GPS、电子罗盘三种测量方式分成两组，即微惯导/GPS和微惯导/电子罗盘，进行组合测量，然后建立联合卡尔曼滤波器进行导航测量，且微惯导/电子罗盘的组合仅仅利用了微惯导和电子罗盘提供的姿态之间的差，没有得到姿态差与失准角之间的关系。而中北大学的硕士论文《MIMU/GPS/电子罗盘组合导航系统关键技术研究》虽将微惯导、GPS、电子罗盘三者进行了直接的组合并利用得到的姿态差与失准角之间的关系建立了电子罗盘部分的观测方程，但是GPS部分的观测方程却是位置、速度之差，因此得到姿态精度不高。本发明不仅将三种测量方式直接进行组合，并利用姿态差与失准角之间的关系建立了电子罗盘部分的观测方程，GPS部分的观测方程是利用GPS接收机的原始数据进行站际星际双差得到的载波相位误差和多普勒速度误差，因此能够得到高精度的姿态值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高导航姿态精度的微惯导与DGPS和电子罗盘组合导航姿态测量方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤1、利用微惯导、电子罗盘对组合系统进行初始对准，得到载体坐标系b到导航坐标系n的初始姿态矩阵

Cbn(0)=C11C12C13C21C22C23C31C32C33]]>

其中，Ci_j是姿态矩阵的元素，i,j=1,2,3；

步骤2、根据步骤1中的初始姿态矩阵计算出载体的初始姿态值

步骤3、利用微惯导系统的位置误差方程、速度误差方程、平台失准角方程及惯性传感器误差方程构成扩展卡尔曼滤波器的状态方程，其状态变量为15维：