[发明专利]适用于车载晃动的捷联惯组快速对准方法

说明书

技术领域

本发明涉及适用于车载晃动的捷联惯组快速对准方法。

背景技术

捷联惯性组合被广泛地应用于车载武器制导系统中，精确而快速的初始对准技术能够确保车载武器捷联惯性制导系统的快速反应能力和精确打击能力。

车载的射前对准环境是一种动基座环境，发动机、风、人员走动等会引起车体晃动，而初始对准的动态环境越恶劣，对准所需的时间就更长，且精度也会受到更严重的影响。如何在车载环境下克服环境因素的影响，实现车载武器制导系统更快速更准确的初始对准，对提高车载导弹武器的实战能力具有重要意义，是目前迫切需要解决的问题。

目前针对车载武器捷联惯组初始对准方法的研究，主要还是集中在静基座对准的极限速度和极限精度的提高方面。然而，在实用中更需要考虑的是车载待发准静基座状态下的晃动环境影响。实际车载武器捷联惯组初始对准仍然主要采用静基座假设条件下的零速匹配卡尔曼滤波的方式进行自瞄准，通过卡尔曼滤波器的参数设置来一定程度上抑制晃动的影响。若要根本上解决晃动基座影响的问题，需要采用动基座滤波模型，配合晃动速度匹配的滤波方式，提升模型的准确性，实现更精确的车载武器捷联惯组晃动基座的初始对准。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够在车载晃动环境下也能够完成快速且精确的捷联惯组快速对准方法。

本发明包括如下技术方案：

一种适用于车载晃动的捷联惯组快速对准方法，包括如下步骤：

步骤1、初始化导航计算参数、速度提取滤波器的滤波参数以及卡尔曼滤波器的滤波参数；导航计算参数包括地理坐标系上的速度Vⁿ、导航纬度L、导航经度λ，捷联惯组姿态矩阵姿态四元数Q；Vⁿ＝[Vⁿ[0] Vⁿ[1] Vⁿ[2]]^T，Vⁿ[0]为东向速度、Vⁿ[1]为北向速度，Vⁿ[2]为天向速度，卡尔曼滤波器的滤波参数包括卡尔曼滤波状态估计变量X；

步骤2、采集捷联惯组陀螺输出的角速率以及捷联惯组加速度计输出的比力f^b；

步骤3、根据步骤2的角速率更新计算并归一化姿态四元数Q，根据归一化后的姿态四元数Q更新计算捷联惯组姿态矩阵

步骤4、根据步骤2的比力f^b和步骤3更新计算后的捷联惯组姿态矩阵更新计算速度Vⁿ；

步骤5、利用步骤4更新计算后的速度Vⁿ更新计算捷联惯组的导航经度λ和导航纬度L；

步骤6、利用步骤4更新计算后的速度Vⁿ采用速度提取滤波器提取环境晃动瞬时速度；所述环境晃动瞬时速度包括东向晃动瞬时速度V^n′[0]和北向晃动瞬时速度V^n′[1]；计算东向速度Vⁿ[0]和东向晃动瞬时速度V^n′[0]的差值得到东向速度误差观测量ΔVⁿ[0]，计算北向速度Vⁿ[1]和北向晃动瞬时速度V^n′[1]的差值得到北向速度误差观测量ΔVⁿ[1]；

步骤7、建立卡尔曼滤波器状态方程和速度匹配量测方程；

步骤8、利用步骤7中得到的卡尔曼滤波器状态方程和速度匹配量测方程，以步骤6中得到的东向速度误差观测量ΔVⁿ[0]、北向速度误差观测量ΔVⁿ[1]作为观测信息进行卡尔曼滤波，更新计算卡尔曼滤波状态估计变量X；

步骤9、利用步骤8中得到的状态估计变量修正步骤3归一化后的姿态四元数Q获得修正后的姿态四元数Q′，根据修正后的姿态四元数Q′计算修正后的姿态矩阵根据修正后的姿态矩阵计算对准输出姿态角；

步骤10、判断是否达到预定的对准稳定时间，如果没有，重复步骤2至步骤9的计算；如果达到预定的对准稳定时间，将步骤9所计算出的对准输出姿态角作为捷联惯组的对准结果。