[发明专利]一种离线小波降噪快速初始对准方法

说明书

本发明公开了一种离线小波降噪快速初始对准方法，使得高精度捷联惯性系统的初始粗对准时间进一步缩小，精度进一步提高。包括以下几个步骤：步骤一：传感器数据获取，包括光纤陀螺仪和石英挠性加速度计数据；步骤二，建立初始对准坐标系，包括初始载体坐标系、初始导航坐标系、初始地球坐标系、载体坐标系、导航坐标系、地球坐标系与惯性坐标系；步骤三：建立重力视运动矢量模型，构造离线小波降噪算法；步骤四：利用降噪滤波之后的重力视运动矢量，进行最优初始姿态的解算；步骤五：利用计算得到的最优初始姿态四元数，结合姿态矩阵链式法则，实现快速初始对准过程。本发明有效的提高了初始对准算法的计算精度与效率，应用范围广泛。

技术领域：

本发明涉及一种惯性测量单元在晃动基座条件下的初始对准方法，属于捷联惯性导航技术领域。

背景技术：

初始对准技术是捷联惯性导航技术的关键技术之一，对准精度的提高有利于捷联惯性导航解算精度的提高。目前，常用的捷联惯性导航初始对准技术主要分为粗对准和精对准两个过程，而精对准的对准精度又很大程度上取决于粗对准，故而提高粗对准的对准精度具有很高的现实意义。常用的捷联惯性粗对准方法有解析粗对准，惯性系粗对准和凝固解析粗对准，在这三种方法中，凝固解析粗对准在对准精度和抗晃动方面具有较好的性能。但是凝固解析粗对准中，采用双矢量实时解析计算，在矢量计算过程中，易受外部干扰及传感器量测噪声的影响，降低对准速度，增加对准时间，不利于惯性系统快速初始对准的要求。

为了克服上述存在的问题，采用数据存储及小波降噪算法，对观测矢量进行一次降噪处理，将降噪之后的观测矢量用于初始对准过程，能够有效的减小环境扰动及量测噪声的影响。而且，利用分离矩阵方法，更新矩阵可以实时迭代计算，初始姿态矩阵则可以离线处理，此过程同步进行，加速了对准过程，具有现实的使用价值。

发明内容：

1、本发明的目的

本发明的目的是为了提高捷联惯导系统的对准精度，提出了一种离线小波降噪快速初始对准方法。发明基于凝固惯性系对准的方法，采用离线小波变换对观测矢量进行一次降噪，再利用四元数最优基方法提取初始姿态四元数，通过旋转矩阵的乘法链式法则最终实现对准矩阵的计算。

2、本发明所采用技术方案

一种离线小波降噪快速初始对准方法，包括以下几个步骤：

步骤一：传感器数据获取，包括光纤陀螺仪和石英挠性加速度计数据；

步骤二：建立初始对准坐标系，包括初始载体坐标系、初始导航坐标系、初始地球坐标系、载体坐标系、导航坐标系、地球坐标系与惯性坐标系；

步骤三：建立重力视运动矢量模型，构造离线小波降噪算法；

步骤四：利用降噪滤波之后的重力视运动矢量，进行最优初始姿态的解算；

步骤五：利用计算得到的最优初始姿态四元数，结合姿态矩阵链式法则，实现快速初始对准过程。

3、本发明的有益效果

(1)本发明采用离线处理方式，通过小波变换算法进行视在重力重构，即对重力视运动矢量模型进行小波降噪，降低量测随机噪声，提高视运动矢量的识别精度；

(2)本发明采用最优迭代K-矩阵姿态确定方法，利用离线降噪之后的重力视运动矢量构造迭代K-矩阵，通过提取有效特征矢量，实现初始姿态四元数的快速确定；

(3)本发明采用凝固惯性对准方法与最优迭代K-矩阵姿态确定相结合的方法，实现了离线降噪、姿态确定以及初始对准过程，提高了初始对准的速度。

(4)本发明所采用的新对准方法，整个对准时间能在50s左右完成，相较于现有技术中的粗对准过程，本方法速度更快。

附图说明：

图1是初始对准算法流程图；