[发明专利]一种基于Kalman滤波的惯导系统阻尼方法

说明书

本发明公开一种基于Kalman滤波的惯导系统阻尼方法，包括以下步骤：1)引入外速度反馈为惯导系统施加阻尼，建立引入外速度反馈的反馈增益阵的全阻尼惯导系统的误差方程；2)构造一个假想的线性系统，该系统的Kalman滤波的误差方程与引入外速度反馈的全阻尼惯导系统的误差方程相同；3)对假想的线性系统进行Kalman滤波求解基于Kalman滤波的滤波增益阵；4)将基于Kalman滤波的滤波增益阵作为外速度反馈的反馈增益阵实现基于Kalman滤波的惯导系统阻尼。本发明惯导系统阻尼方法可以简化阻尼设计过程，并且阻尼参数在一定条件下具有最优性。

技术领域

本发明涉及惯性导航系统阻尼技术领域。更具体地，涉及一种基于Kalman滤波的惯导系统阻尼方法。

背景技术

惯性导航技术因其完全自主、全导航信息输出的优点而得到广泛应用，然而惯导系统本身是一个临界稳定系统，其受误差源激励，系统输出的导航信息中包含周期振荡误差。常值误差源，如陀螺常值漂移、加表零偏以及初始误差等会造成等幅振荡的周期振荡误差，而随机误差源，如陀螺、加表的随机噪声会造成随时间发散的振荡误差。对于长航时惯导系统，振荡发散误差会严重降低系统的导航精度，因此，必须采取措施对振荡误差进行抑制。

阻尼技术是一种对周期振荡误差进行抑制的有效手段。惯导系统存在三种周期的振荡误差，分别为舒拉周期误差、地球周期误差以及傅科周期误差。其中，对舒拉周期振荡误差进行抑制的技术称为水平阻尼，由于傅科周期误差与舒拉周期误差是相乘的关系，当舒拉周期误差消失后，傅科周期误差也将随之消失；对地球周期误差进行抑制的技术称为方位阻尼，通常，方位阻尼不会单独使用而是与水平阻尼同时使用构成全阻尼。传统的阻尼方法通过人为在惯导系统的前向通道加上一个阻尼网络为系统添加阻尼，阻尼网络根据一定的设计原则通过试凑法得到。传统阻尼方法存在如下缺陷：1、阻尼网络设计过程较为复杂，需要通过反复试凑以获得较好的阻尼效果；2、阻尼网络为一个固定网络，其参数不随时间改变，对于惯导系统而言，希望在导航初期系统具有较大的阻尼比，使得振荡误差快速收敛，而进入稳态后，系统具有较小的阻尼比，从而减小载体机动对系统输出的干扰；固定网络显然不能满足这样的要求。

因此，为了克服已有技术存在的不足，需要提供一种新的惯导系统阻尼方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Kalman滤波的惯导系统阻尼方法，该方法可以简化阻尼设计过程，并且阻尼参数在一定条件下具有最优性。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供了一种基于Kalman滤波的惯导系统阻尼方法，包括以下步骤：

1)引入外速度反馈为惯导系统施加阻尼，建立引入外速度反馈的反馈增益阵的全阻尼惯导系统的误差方程；

2)构造一个假想的线性系统，该系统的Kalman滤波的误差方程与引入外速度反馈的全阻尼惯导系统的误差方程相同；

3)对假想的线性系统进行Kalman滤波求解基于Kalman滤波的滤波增益阵；

4)将基于Kalman滤波的滤波增益阵作为外速度反馈的反馈增益阵实现基于Kalman滤波的惯导系统阻尼。

进一步，步骤1)所述引入外速度反馈的反馈增益阵的全阻尼惯导系统的误差方程为

其中，