[发明专利]一种惯导/激光测速仪组合导航的半实物仿真方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种惯导/激光测速仪组合导航的半实物仿真方法，属于惯性导航技术领域。

背景技术：

激光测速仪根据多普勒频移可以实时测量运动载体相对地面移动的速度，且其测量误差不随时间积累，与惯导系统组合能优势互补，能实现全自主、高精度导航定位。

在进行惯导/激光测速仪组合导航研究时，一般是设定仿真轨迹(包含载体的运动速度、位置、姿态)，利用轨迹发生器生成加速度计、陀螺的标准值，由设定仿真轨迹中载体的运动速度等信息计算得到激光测速仪的速度标准值，并给定激光测速仪的标度误差、安装角及安装角误差以及噪声，给定加速度计和陀螺的标度误差、零偏、失准角误差以及噪声，给定惯导的安装角及安装角误差，将以上数据融合得到用于组合导航仿真的器件模拟数据，然后采用这些模拟数据进行组合导航的仿真计算与分析。其中，给定的仿真噪声不能全面反映激光测速仪、加速度计、陀螺的噪声特性，导致仿真结果不能较全面地反映实际情况。为了更好地进行惯导/激光测速仪组合导航研究，本文提出了一种惯导/激光测速仪组合导航的半实物仿真方法。

发明内容

1、发明目的：本发明的目的是提供了一种惯导/激光测速仪组合导航的半实物仿真方法，它能够更好地模拟惯导/激光测速仪组合导航过程。

2、技术方案： 

本发明一种惯导/激光测速仪组合导航的半实物仿真方法，该方法具体步骤如下：

步骤1、将惯导/激光测速仪组合系统安装到载体上，并上电启动。

步骤2、装订初始参数(包括初始的经度、纬度、高度、激光测速仪标度值、激光测速仪安装角、惯导安装角)至导航计算机。

步骤3、保持载体静止，采集保存1小时陀螺和加速度计的输出数据。求取陀螺和加速度计的输出数据的平均值，将采集的陀螺和加速度计数据分别与其平均值作差，得到陀螺和加速度计的实际噪声。

步骤4、载体保持静止，惯导进行5分钟静态初始对准。

步骤5、完成对准后载体开始运动，运动过程中惯导进行惯性导航计算，采集并保存开始运动后50秒内惯导输出的速度值、惯导输出的姿态矩阵、激光测速仪输出的速度。

步骤6、惯导输出的速度为东北天坐标系下的速度，由惯导输出姿态矩阵将东北天坐标系下的速度转换到惯组坐标系下，再根据惯导与载体、激光测速仪与载体之间的位置关系，把惯组坐标系下的速度投影到激光测速仪的速度方向上得到参考速度。将激光测速仪的速度与参考速度作差，得到激光测速仪输出速度的噪声值。

步骤7、设定仿真轨迹(包含载体的运动速度、位置、姿态)。由设定仿真轨迹中载体的姿态得到仿真载体的姿态矩阵，根据得到的姿态矩阵和仿真轨迹中载体的运动速度得到载体在载体系下的速度分量，再由载体的速度分量和给定的激光测速仪的安装角、惯导安装角计算得到激光测速仪的速度标准值；利用轨迹发生器生成加速度计的标准值、陀螺的标准值；并给定加速度计和陀螺的标度误差、零偏、失准角误差；给定激光测速仪的标度误差、安装角误差；给定惯导的安装角误差。将这些数据与步骤3、步骤6中得到的噪声数据融合，得到用于惯导/激光测速仪组合导航半实物仿真的器件模拟数据，然后采用这些模拟数据进行惯导/激光测速仪组合导航仿真。

其中，步骤3中所述的“得到陀螺、加速度计的实际噪声”，其实现过程说明如下：

定义w_g为陀螺噪声，w_a为加速度计噪声，采集陀螺x、y、z三个轴输出的数据分别为ω_x(1)、ω_x(2)…ω_x(n)，ω_y(1)、ω_y(2)…ω_y(n)，ω_z(1)、ω_z(2)…ω_z(n)，平均值分别为采集加速度计x、y、z三个轴输出的数据分别为a_x(1)、a_x(2)…a_x(n)，a_y(1)、a_y(2)…a_y(n)，a_z(1)、a_z(2)…a_z(n)，平均值分别为陀螺噪声计算公式如下：