[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

说明书

本发明公开了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，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；2)辨识重力视速度参数，构建加速度计零偏估计模型；3)选取为系统量测值，确定状态向量；4)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；本发明具有如下显著进步：在对准过程中仅利用载体自身晃动对误差的激励实现解耦，能够降低对载体机动能力的要求；在参数辨识过程中，充分利用可观测数据，提高了参数辨识精度；基于加速度积分，建立加速度计零偏估计模型；对准过程中，实时提供加速度计常值零偏估计值，可用于载体导航参数解算。

技术领域

本发明涉及导航算法，尤其涉及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。

背景技术

捷联式惯性导航系统(SINS)是一类基于积分工作方式的导航系统，在长时间、远距离的导航/制导过程中，惯性仪表误差在积分作用下会迅速累积，严重降低导航系统定位精度。因此，惯性仪表在出厂前都将进行各类标校以消除误差。在实际情况中，由于受到温度、湿度等环境因素的影响，惯性仪表经过长时间的使用、存放后其模型参数发生改变。定期对惯性仪表各项误差参数进行标定和补偿仍然是提高惯性导航精度的重要手段。

分立式标定和系统级标定是标定加速度计误差参数的主要手段。系统级标定是指系统在工作前利用导航误差作为观测量，用滤波估计完成包括加速度计误差参数在内的惯性仪表误差标定工作。不同于分立式标定，系统级标定具有能实现快速标定且标定过程不依赖于高精度转台的优点，因而在现场标校过程中具有广泛的应用。

加速度计误差主要包括常值零偏、刻度系数误差和安装角误差。在基于速度匹配的系统级标校过程中，由于系统不可避免地存在安装角误差，加速度计零偏将耦合水平失准角，从而引起载体水平速度误差；类似地，北向加速度计零偏将耦合方位失准角进而引起载体北向速度误差。如何基于速度误差仅利用载体自身晃动对误差的激励解耦加速度计零偏问题仍有待解决。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的问题，本发明的目的在于在重力视速度中引入加速度计零偏，重构重力视速度模型，并通过加速度积分构建加速度计零偏估计模型，通过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。

技术方案：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，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；

2)辨识重力视速度参数，构建加速度计零偏估计模型；

3)选取为系统量测值，确定状态向量；

4)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。

所述步骤1)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：