[发明专利]一种基于重力视速度与参数辨识的加速度计零偏估计方法

权利要求书

1.一种基于重力视速度与参数辨识的加速度计零偏估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)构建包含加速度计零偏在内的重力视加速度模型；具体包括如下内容：

当安装在载体上的加速度计测量轴指向与重力加速度的指向时刻保持一致，且载体相对于地球无角运动和线运动时，利用加速度计各敏感轴分量的模值得到重力视加速度表达形式为：

式(1)中，i为惯性坐标系；e₀和e分别为0时刻和当前时刻的地球坐标系；fⁿ(t)为加速度计理论输出值在导航系中的投影；将0时刻载体坐标系b₀凝固为惯性系i_b0，并将式(1)在i_b0中投影得：

式(2)中，为一常值矩阵；当初始对准时间确定时，亦为一常值矩阵；当载体无线运动时，为一仅与纬度相关的矩阵；从而将式(2)改写如下：

式(3)中，a₁₁～a₃₃、b₁₁～b₃₃均为常值；A_11～33为重构后的重力视加速度模型参数；ω_iet为地球自转角度；g为重力加速度的值；t为初始对准时间；

根据加速度计与陀螺仪输出值得重力视加速度计算值为：

式(4)中，为带有误差的加速度计输出值；为惯性系i_b0中重力视加速度计算值；由陀螺输出值积分得到；

考虑加速度计常值零偏与随机噪声误差，构建加速度计误差模型如下：

式(5)中，f^b为加速度计理论输出值；与η分别为加速度计的常值零偏和随机噪声；式(5)代入式(4)得重力视加速度计算值为：

由于为随机误差，此处忽略其影响，将式(6)简化为：

2)辨识重力视速度参数，构建加速度计零偏估计模型；具体包括如下内容：

将式(3)代入式(7)并对等式两边同时积分得：

式(8)中，B₁₁～B₃₄为在0～t上积分结果的常系数矩阵元素，为在载体系中的投影值；

3)选取为系统量测值，确定状态向量；

4)基于牛顿法、Kalman滤波或者递推最小二乘构建在线辨识滤波器，完成重力视速度参数辨识与加速度计零偏估计。

2.根据权利要求1所述的基于重力视速度与参数辨识的加速度计零偏估计方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括如下内容：

利用获得的观测量估计最佳参数；取B₁₁～B₃₄与为状态向量，即

3.根据权利要求1所述的基于重力视速度与参数辨识的加速度计零偏估计方法，其特征在于，所述的步骤4)中，基于递推最小二乘的在线辨识滤波器，进行状态向量的最优估计，具体包括如下内容：

取为量测值，则量测方程为：

选取i_b0为惯性系时，A₁₁～A₃₃为固定值，则在短时间内视上述量为常值，从而即：

X_k＝X_k-1 (11)

根据式(8)构建量测矩阵：

式(10)～(12)构成了系统状态方程与量测方程；基于上述方程，递推最小二乘的在线辨识滤波器构建如下：

式(13)中，K_k为增益矩阵；P_k为状态向量协方差阵；H_k为量测矩阵；R_k为量测噪声阵；Z_k为量测方程。