[发明专利]一种提高机载局部相对姿态匹配传递对准精度的方法

说明书

本发明公开了一种提高机载局部相对姿态匹配传递对准精度的方法，包括以下步骤：建立主子惯导性测量单元系统，对于子惯性测量单元陀螺漂移进行补偿，通过对随机漂移建立自回归滑动平均模型，并对自回归模型进行了卡尔曼滤波；求解主、子惯性测量单元之间相对姿态阵；建立相对姿态匹配传递对准的相对姿态误差方程、相对姿态量测方程、相对姿态状态方程，得到系统状态空间模型；利用Sage_Husa自适应滤波对系统状态空间模型中的状态方程、量测方程进行解算，完成传递对准。对子惯性测量单元陀螺漂移误差进行了补偿，子惯性测量单元输出惯导参数精确度得以提高。

技术领域

本发明属于机载惯性导航技术领域，涉及一种提高机载局部相对姿态匹配传递对准精度的方法。

背景技术

对战斗机而言，机载武器系统能否对目标进行精确打击是评价战斗机性能最主要的参考指标之一。在战斗机对目标进行打击时，各任务传感器组件的运作都需要使用实时有效的局部姿态数据，当传感器坐标系相对机体系存在明显的时变失准角时，将直接影响战斗机对目标进行精确打击的能力。目前战斗机一般都在机身重心处安装有高精度主惯性测量单元，而在重要机载任务传感器附近安装有低成本子惯性测量单元。

现有获得战斗机实时有效的局部姿态数据方法，主要是根据系统状态空间模型，通过卡尔曼滤波进行相对姿态匹配传递对准，来实时获得惯性测量单元相对载机机体系的相对姿态。然而由于低成本子惯性测量单元陀螺漂移过大，影响子惯性测量单元导航参数输出精度；采用卡尔曼滤波必须有准确的对象数学模型和噪声统计，但在实际系统中，该条件往往无法满足，由于模型参数和噪声统计具有未知性或近似性，当模型参数选取不当时，导致状态估计值增大，甚至出现滤波发散的现象。

所以亟需一种即可对陀螺随机漂移误差进行补偿，又可对噪声统计特性进行准确估计的方法，从而提高机载局部相对姿态匹配传递对准精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高机载局部相对姿态匹配传递对准精度的方法，解决了机载任务传感器相对姿态匹配对准精度不高，对相对姿态误差角估计值不准确的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种提高机载局部相对姿态匹配传递对准精度的方法，包括以下步骤：

步骤1.建立主子惯导性测量单元系统，其中主惯性测量单元安装在机体重心位置，子惯性测量单元安装在任务传感器腔体内；

步骤2.对于子惯性测量单元陀螺漂移进行补偿，通过对随机漂移建立自回归滑动平均模型，并对自回归模型进行了卡尔曼滤波，对陀螺漂移进行误差补偿；

步骤3.求解主、子惯性测量单元之间相对姿态阵其初值通过“双矢量定姿法”求解；

步骤4.建立相对姿态匹配传递对准的相对姿态误差方程、相对姿态量测方程、相对姿态状态方程，得到系统状态空间模型；

步骤5.利用Sage_Husa自适应滤波对系统状态空间模型中的状态方程、量测方程进行解算，估计出机载任务传感器相对姿态误差值，完成传递对准。

步骤2部分，具体过程是：

利用时间序列分析法建立自回归滑动平均模型并进行参数估计，基于该自回归滑动平均模型进行卡尔曼滤波；

步骤2.1：建立自回归滑动平均模型(ARMA(p,q))并进行参数估计；

步骤2.2：基于自回归滑动平均模型ARMA(p,q)，进行卡尔曼滤波。

步骤2.2中卡尔曼滤波包括以下五个基本方程：

2.2.1：对状态做一步预测；

2.2.2：状态一步预测的均方误差阵；

2.2.3：滤波增益矩阵；

2.2.4：状态估计方程；