[发明专利]一种基于速度加姿态匹配的传递对准时间延迟估计与补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种惯导系统传递对准基准信息时间延迟的估计与补偿方法，尤其涉及一种基于速度加姿态匹配的传递对准时间延迟估计与补偿方法。属于惯性技术领域。

背景技术

在传递对准过程中，子惯导将主惯导信息作为基准信息进行初始对准。子惯导得到的基准信息会因为主子惯导时钟不同步、数据的传输处理等因素而存在时间延迟。当时间延迟存在时，子惯导不进行时间延迟的估计与补偿，直接利用接收到的信息会影响对准的精度。因此实现对时间延迟的估计与补偿，会提升传递对准的精度。

使用卡尔曼滤波方法，可以有效的对时间延迟进行估计与补偿，但现有的方法没有在提升传递对准精度的同时，实现抑制时间延迟对惯性器件误差估计精度的影响。

发明内容

本发明基于常用的速度/姿态匹配模式推导滤波器观测模型，建立含时间延迟模型的观测方程，提出一种传递对准时间延迟的滤波估计与补偿方法。目的在于准确估计时间延迟误差，同时有效抑制时间延迟对传递对准精度及惯性器件误差估计精度的影响。

技术方案：本发明一种基于速度加姿态匹配的传递对准时间延迟估计与补偿方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：利用已经对准好的主惯导系统信息，完成子惯导系统的粗对准及导航信息的初始化；

步骤二：主、子惯导系统分别进行导航解算，主惯导的速度、姿态信息传输到子惯导的导航计算机；

步骤三：在子惯导的导航计算机中，基于常用的速度/姿态匹配模式推导滤波器观测模型，建立含时间延迟的观测方程，进行标准离散卡尔曼滤迭代解算；取游动自由方位系为子惯导的导航坐标系，所采用子惯导误差模型为：

其中δv_x、δv_y、δv_z为速度误差，ρ_x、ρ_y、ρ_z为载体运动角速率矢量分量，Ω_x、Ω_y、Ω_z为地球自转角速率矢量分量,ω表示ρ+Ω；▽_x、▽_y、▽_z为加速度计偏置，f为导航坐标系下载体感受的比力矢量；ψ_x、ψ_y、ψ_z为姿态误差，ε_x、ε_y、ε_z为陀螺漂移；η_x、η_y、η_z为主惯导相对子惯导的安装角误差在主惯导坐标系下的投影分量，τ_ηx、τ_ηy、τ_ηz分别为三轴向相对安装角误差的相关时间；κ为主惯导相对子惯导的延迟时间误差，τ_κ为延迟时间误差的相关时间。

子惯导器件误差模型：

陀螺的误差模型为

B_x、B_y、B_z为陀螺的零位误差项；S_gx、S_gy、S_gz为陀螺的标度误差项。C_ij(i,j＝1,2,3)为系统子惯导捷联矩阵中的第i行j列元素。

加速度计的误差模型为

其中A_x、A_y、A_z为加速度计的零位误差项；S_ax、S_ay、S_az为加速度计的标度误差项。

所选系统状态变量为：

X(t)＝[δv_x δv_y δv_z ψ_x ψ_y ψ_z η_x η_y η_z κ B_x B_y B_z S_gx S_gy S_gz A_x A_y A_z S_ax S_ayS_az]^T对应的系统状态方程为：

其中