[发明专利]一种重力视运动参数辨识与加速度计零偏分离方法

说明书

本发明公开一种重力视运动参数辨识与加速度计零偏分离方法，包括以下步骤：构建基于重力视运动构建重力视运动/加速度计零偏耦合模型；构建加速度计零偏分离与参数辨识模型；利用获得的观测量选取系统的状态向量；通过Kalman滤波进行重力视运动参数辨识与加速度计零偏分离。采用本申请提供的重力视运动参数辨识与加速度计零偏分离方法，在零速、晃动基座条件下，进行重力视运动参数辨识与加速度计零偏分离，利用重构后的重力视运动进行解析对准，载体水平姿态角误差逼近于零值。

技术领域

本发明涉及一种重力视运动参数辨识与加速度计零偏分离方法，属于导航算法的技术领域。

背景技术

惯性导航系统，是一类基于积分工作方式的导航系统，仪表误差在积分的过程中被累积，所以系统定位误差随时间推移快速增长。一般认为仪表误差，尤其是陀螺仪、加速度计常值零偏是决定系统精度的关键因素。因此系统导航工作前常需要进行包括仪表误差估计在内的初始对准。

系统工作现场一般不具备外部高精度转台设备，常依赖于系统级标校。系统级标校需要参考外部高精度的导航信息，其中速度是一类最常见、最易获取的外部参考信息，如零速修正中的零速度约束、GNSS/SINS组合中的GNSS辅助速度等。加速度计零偏积分表现为速度误差，根据速度误差可以反演得到加速度计零偏。但在基于速度匹配的系统级标校过程中，加速度计零偏与INS水平失准角之间存在耦合，东向陀螺仪误差、北向加速度计零偏与INS方位失准角之间存在耦合。解耦上述误差对运载体的机动能力提出了额外要求。如舰船、载车、大型飞行等无法进行战斗机类的筋斗、大机动运动。在不对运载体机动能力提出额外要求的前提下，完成加速度计零偏标校仍然存在困难。

此外，若载体存在晃动或(和)导航系/载体系不重合，由于无法确定载体系中加速度计零偏在导航系中的投影，无法直接利用比较的方法对加速度计进行标校，需要另辟蹊径。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于在不对运载体机动能力提出额外要求的前提下，仅利用运载体零速约束，以及自身晃动对误差的激励，如风浪激励下舰船摇摆运动等，寻找一类加速度计零偏标校方法。

技术方案：本发明提供以下技术方案：

一种重力视运动参数辨识与加速度计零偏分离方法，包括以下步骤：

1)建立基于重力视运动构建重力视运动与加速度计零偏耦合模型；

2)构建加速度计零偏分离与参数辨识模型；

3)利用获得的观测量选取系统的状态向量；

4)通过Kalman滤波进行重力视运动参数辨识与加速度计零偏分离。

进一步地，其特征所述的步骤1)基于重力视运动构建重力视运动/加速度计零偏耦合模型具体包括如下步骤：

在载体没有线运动的情况下，加速度计测得的理论矢量就是重力矢量在载体系b系下的投影，利用加速度计测量值在惯性系下的投影给出重力视运动表达形式如下：

式中，i为惯性坐标系、i_n0为初始时刻的导航坐标系、e₀为初始时刻的地球坐标系、e为当前时刻的地球坐标系、表示从B到A的姿态转换矩阵；上述各姿态矩阵中，与均为常值矩阵；当载体无线运动时亦是常值；为一与时间、地球自转角速度相关的矩阵；

将确定值用常数替代并展开上式，有：