[发明专利]GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法

说明书

本发明公开了一种GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法，包括如下步骤：步骤1，基于伪距观测误差估计三轴位置误差；步骤2，基于三轴位置误差估计位置/速度修正量；步骤3，基于速度误差修正量和PI滤波估计加表漂移；步骤4，基于位置/速度误差修正量和加表漂移进行轨道积分推算。本发明基于GNSS兼容机伪距估计位置/速度修正量，基于速度修正量和PI滤波估计加表漂移，该GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计算法简单，易于工程应用。

技术领域

本发明涉及空间飞行器组合导航技术领域，具体是一种GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法，用于空间飞行器自主导航。

背景技术

现有的空间飞行器一般直接基于GNSS兼容机输出的位置/速度与加表进行组合导航，飞行器上轨道推算输出的位置/速度与GNSS兼容机输出位置/速度的作差获得位置/速度误差，可以直接用于修正组合导航位置/速度误差。

高轨GNSS兼容机接收地球另一侧的导航星信号，这些导航星信号较弱，可探测的导航星数有限；空间站下方对接的卫星受空间站遮挡影响，收到的导航星数有限。探测的导航星数较少时，不能直接定位，只能输出少数星的伪距，飞行器需要基于伪距进行组合导航。

基于GNSS兼容机输出的伪距与加表组合导航，伪距误差与位置/速度误差存在非线性关系，一般采用卡尔曼滤波进行组合导航，位置/速度估计共6维，计算量较大，如进行加表漂移估计，维数增加至9维，计算量更大。如何根据伪距误差估计位置/速度误差，并基于位置/速度误差直接修正组合导航位置/速度误差，减小计算量，易于工程应用。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法，该方法基于GNSS兼容机伪距估计位置/速度修正量，基于速度修正量和PI滤波估计加表漂移，该GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计算法简单，易于工程应用。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法，包括如下步骤：

步骤1，基于伪距观测误差估计三轴位置误差：

-计算伪距观测误差；

-估计三轴位置误差；

步骤2，基于三轴位置误差估计位置/速度修正量：

-位置误差修正量估计；

-速度误差修正量估计；

步骤3，基于速度误差修正量和PI滤波估计加表漂移：

步骤4，基于位置/速度误差修正量和加表漂移轨道推算：

所述步骤1具体包括如下步骤：

步骤1.1，计算伪距观测误差：

根据推算的卫星位置(x,y,z)和第i颗GNSS卫星位置，求得伪距估计值ρ′_i：

其中：(x_i,y_i,z_i)表示第i颗GNSS卫星在J2000系位置和速度。

Δρ_i＝ρ′_i-ρ_i＝|r′_sni|-|r_sni|

Δρ_i为伪距观测误差，ρ_i为GNSS兼容机输出的卫星相对第i颗GNSS卫星的伪距测量值。

步骤1.2，估计三轴位置误差：

由图1得卫星位置误差方程如下：