[发明专利]一种基于组合导航技术的船用光纤捷联惯导系统的在线标定方法

权利要求书

1.一种基于组合导航技术的船用光纤捷联惯导系统的在线标定方法，其特征在于，根据船用的主导航系统提供的位置、速度和航向信息对船用光纤捷联的子惯导系统的惯性测量组件误差进行在线标定；其包括如下具体步骤：

步骤1：建立光纤陀螺、加速度计的输出误差模型；

步骤2：建立子惯导系统的位置、速度、姿态误差方程；

步骤3：通过子惯导系统解算的位置、速度、姿态信息和陀螺加速度计常值漂移、刻度因数误差、安装误差这些惯性测量组件误差参数作为滤波器状态量，应用模型预测滤波和自适应扩展卡尔曼滤波组合滤波的方法建立状态方程；

步骤4：以子惯导系统解算的位置、速度、航向信息和主导航系统提供的位置、速度、航向信息的差值作为滤波器的量测量，建立量测方程；

步骤5：在步骤3建立的状态方程的基础上，根据模型预测滤波计算模型误差从而修正一步预测状态量实现在线实时修正系统模型；

步骤6：采用Sage-Husa自适应扩展卡尔曼滤波，通过步骤4建立的量测方程和观测量中的航向、速度和位置信息对设定的量测噪声方差阵R进行估计和修正，得到估计状态的最优值；

步骤7：根据步骤5推导出的一步预测状态量结合步骤6中采用的Sage-Husa自适应扩展卡尔曼滤波，实现时间更新和量测更新，对步骤3中的滤波器状态量进行估计，用模型预测滤波修正自适应扩展卡尔曼滤波的状态一步预测值，得到子惯导系统中系统状态各项参数值，实现误差的估计与校正。

2.如权利要求1所述的基于组合导航技术的船用光纤捷联惯导系统的在线标定方法，其特征在于，所述步骤1中建立光纤陀螺、加速度计的输出误差模型具体为：

将光纤陀螺的安装误差、刻度系数误差和常值漂移建入光纤陀螺误差模型，得：

式中，n为导航坐标系；b为载体坐标系；i为惯性坐标系；εⁿ为载体坐标系下常值漂移；为从载体坐标系至导航坐标系的变换矩阵；为陀螺的输出；[δK_G]为陀螺的刻度系数误差，[δG]为安装误差，

将加速度计的安装误差、刻度系数误差和常值漂移建入加速度计误差模型，得：

式中，为导航坐标系下常值漂移；f^b为加速度计的输出；[δK_A]为加速度计的刻度系数误差，[δA]为安装误差，

3.如权利要求1所述的基于组合导航技术的船用光纤捷联惯导系统的在线标定方法，其特征在于，所述步骤2中建立子惯导系统的位置、速度、姿态误差方程的过程为：

建立姿态误差方程为：

式中，εⁿ、δK_Gi和δG_i(i＝x,y,z)分别为光纤陀螺的常值漂移、刻度系数误差和安装误差；φ为姿态误差角矢量；为导航坐标系相对惯性坐标系的角速度在导航坐标系下的投影；为导航坐标系相对惯性坐标系转动角速度计算误差；

建立速度误差方程为：

式中，φⁿ为导航坐标系下姿态误差角；f^b为载体坐标系下加速度计的输出；fⁿ为导航坐标系下加速度计的输出；δK_Ai和δA_i(i＝x,y,z)分别为加速度计的常值漂移、刻度系数误差和安装误差；

建立位置误差方程为：

式中，δV_E、δV_N为东北向速度误差；R_N为沿卯酉圈的曲率半径；R_M沿子午圈的曲率半径；λ为经度；L为纬度。