[发明专利]一种基于数据回溯的动基座罗经对准方法

说明书

本发明提出一种基于数据回溯的动基座罗经对准方法，首先对捷联惯导系统进行t₀～t₁时间段的采样，利用t₀～t₁时刻中的前设定时间段的数据组进行解析式粗对准计算，得到该时刻的粗略姿态矩阵，之后利用前设定时间段的数据通过反向姿态更新算法递推求得0时刻的姿态矩阵，再通过0时刻的姿态矩阵利用t₀～t₁时间段的数据进行卡尔曼滤波精对准方法，得到t₁时刻的精对准姿态矩阵，反复迭代进行，直至两次精对准姿态矩阵相差满足标桩。该方法节约了粗对准阶段的时间，提高了初始对准的快速性，并充分挖掘粗对准阶段的惯性器件数据信息，通过多次进行精对准的手段来消除粗对准误差大对传统精对准的不良影响。

技术领域

本发明涉及一种基于数据回溯的动基座罗经对准方法，属于捷联惯导系统初始对准技术领域。

背景技术

捷联惯导系统(SINS)初始对准的目的是为了获得载体坐标系相对于导航坐标系的坐标变换矩阵，即初始姿态矩阵。其中准确性和快速性是惯导系统初始对准的两个重要指标，对准精度将直接影响惯导系统的导航精度，而快速对准有利于提高导航系统的快速反应能力。传统的SINS静基座初始对准通常分为粗对准和精对准两个阶段。在粗对准阶段，利用地球自转角速度和重力加速度作为参考量，通过惯性器件(陀螺和加速度计)的测量输出求平均值建立粗略的导航计算坐标系，一般由于环境晃动干扰的影响使得粗对准的精度不高；在精对准阶段，假设导航计算坐标系和真实导航坐标系之间的失准角误差为小角度误差，建立失准角误差模型，再利用导航速度误差输出，通过卡尔曼(Kalman)滤波估计出失准角，修正后获得准确的初始对准姿态矩阵。

从上述分析过程可以看出，传统SINS初始对准所需时间由粗对准时间和精对准时间两部分组成。粗对准时间视环境干扰程度和惯性器件噪声水平而定，一般从数十秒到几分钟不等，环境干扰越强或惯性器件噪声越大往往要求粗对准时间也越长，但是SINS的最终初始对准精度主要取决于精对准阶段，而与粗对准关系不大。以信息利用的观点来看，传统的初始对准方法没能充分挖掘粗对准阶段的惯性器件数据信息，因而使得对准时间比较长，存在缩短的余地。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种基于数据回溯的动基座罗经对准方法，能够有效缩短初始对准时间，将整个初始对准时间限定在传统的SINS精对准时间范围内，甚至可能更短。

本发明的技术方案为：

所述一种基于数据回溯的动基座罗经对准方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：对捷联惯导系统进行t₀～t₁时间段的采样，采样周期为T_s，得到陀螺角速率和加速度计比力的数据组，所述的t₀记为起始时刻；

步骤2：利用t₀～t₁时刻中的前设定时间段的数据组进行解析式粗对准计算，得到该时刻的粗略姿态矩阵

其中gⁿ＝[0 0 -g]^T，g为重力加速度大小，L为当地纬度，ω_ie为地球自转角速率，和分别是前设定时间段陀螺角速率和加速度计比力的平均值；

步骤3：利用前设定时间段的数据通过反向姿态更新算法：

递推求得t₀时刻的姿态矩阵其中I_3×3为三阶单位矩阵，为反对称矩阵，为为k时刻的捷联姿态矩阵，为k-1时刻的陀螺测量角速度，选取姿态初始值为