[发明专利]离线杠杆臂估计方法

说明书

本发明公开一种离线杠杆臂估计方法，该方法的一个具体实施方式包括以下步骤：从全球导航卫星系统获取目标的速度和位置数据并将所述数据传输到所述目标的惯性导航系统；获取所述惯性导航系统的系统误差，根据所述系统误差确定系统状态；获取所述惯性导航系统和所述全球导航卫星系统的可量测信息；通过卡尔曼滤波器，利用固定间隔平滑算法，根据所述系统状态和所述可量测信息获取对离线杠杆臂的优化估计。该实施方式可以有效的估计INS与卫星天线的杠杆距离，提高INS/GNSS卫星组合导航系统的导航精度。

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域。更具体的，涉及一种离线杠杆臂估计方法。

背景技术

惯性导航是二十世纪发展起来的一种导航方法，其利用惯性元件陀螺仪来测量运动载体的旋转角速度，依据牛顿惯性原理，通过一次积分运算实时获得运动载体的姿态角，进而更新姿态矩阵；加速度计则用来测量运动载体的运动加速度，根据牛顿惯性原理，通过一次积分运算实时获得运动载体的速度、通过二次积分运算实时获得载体的位置，实现导航定位功能。

INS(Inertial Navigation System，惯性导航系统)的自主性强，不接收也不向外发射任何电磁波，抗干扰能力强；实时导航数据更新率高；在短时间内具有高精度和稳定性；随着MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)技术的发展，MINS(Micro-INS，Micro-Inertial-Navigation System，微惯性导航系统)还具有体积更小、重量更轻、耗电量更小、易集成、能大批量生产等特点。然而误差随着时间的增加而逐渐积累是MINS导航面临的最大难题，因此人们采用INS/GNSS(Global Navigation Satellite System，简称GNSS，全球导航卫星系统)组合导航的方式。

然而，在车载环境下，由于INS与卫星天线很难安装在同一个位置，组合导航系统中存在杠杆臂误差，严重影响了导航精度，所以，需要对杠杆臂误差进行估计，以有利于消除误差。又由于INS与卫星天线安装位置相对固定，因此，可以提供一种基于固定间隔平滑滤波的离线杠杆臂估计方法，通过采集INS与卫星数据，对杠杆臂进行离线估计，有利于通过对杠杆臂误差进行补偿，提高组合导航系统导航精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离线杠杆臂估计方法，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种离线杠杆臂估计方法，包括以下步骤：从全球导航卫星系统获取目标的速度和位置数据并将所述数据传输到所述目标的惯性导航系统；获取所述惯性导航系统的系统误差，根据所述系统误差确定系统状态；获取所述惯性导航系统和所述全球导航卫星系统的可量测信息；通过卡尔曼滤波器，利用固定间隔平滑算法，根据所述系统状态和所述可量测信息获取对离线杠杆臂的优化估计。

可选的，所述获取所述惯性导航系统的系统误差包括：获取所述惯性导航系统中的平台误差角误差、速度误差、位置误差、传感器误差和杠杆臂误差。

可选的，所述获取平台误差角误差进一步包括根据下述公式计算所述平台误差角误差：

其中，和分别表示导航坐标系下x、y和z方向的平台误差角导数，和分别表示导航坐标系下x、y和z方向的平台误差角，和分别表示导航坐标系下东和北方向速度，和分别表示导航坐标系下东和北方向速度误差，和分别表示导航坐标系下x、y和z方向陀螺常值误差，R_n表示地球卯酉圈半径，R_e表示地球子午圈半径，ω_ie表示地球自转角速率，L表示纬度，H表示高度，δL表示纬度误差；

所述获取速度误差进一步包括根据下述公式计算所述速度误差：