[发明专利]一种黑障情况下惯性基组合导航系统误差补偿方法及系统

说明书

本发明涉及一种黑障情况下惯性基组合导航系统误差补偿方法及系统，包括：基于惯性导航系统的误差模型，建立误差补偿的系统状态方程；获取当前时刻之前的每个时刻惯性基组合导航系统的量测数据，作为实测数据集合；根据实测数据集合和误差补偿的系统状态方程，采用卡尔曼滤波方法确定上一时刻的系统状态估计值；当前时刻为黑障出现时，根据上一时刻的系统状态估计值采用线性最小方差估计方法，确定当前时刻的系统状态估计值；利用当前时刻的系统状态估计值修正惯性导航系统的误差。通过本发明的上述方法，在黑障环境下对惯导系统进行误差在线补偿，使组合导航系统保持较高的导航定位精度，增强惯性基组合导航系统对黑障等复杂环境的适应能力。

技术领域

本发明涉及导航系统误差补偿技术领域，特别是涉及一种黑障情况下惯性基组合导航系统误差补偿方法及系统。

背景技术

为了实现各种现代飞行器的高精度、高可靠性导航定位，飞行器上通常配备了以惯性导航系统(简称惯导)为主，卫星导航系统、雷达导航系统、天文导航系统等为辅的导航定位设备，它们通过卡尔曼滤波等现代信息融合技术有机结合起来构成惯性基组合导航系统，不仅可以互相取长补短，而且能够实现比任一种导航系统更为优越的性能，是目前世界各国公认的最为理想的飞行器导航模式。

当飞行器在大气层中高超声速飞行时，其表面与空气剧烈摩擦燃烧后会产生高温等离子体，该高温等离子体对电磁波及电子仪器会产生屏蔽或干扰，即产生所谓的“黑障”现象。此时，卫星导航、天文导航、雷达导航等现代导航手段均无法正常工作，只有惯性导航系统仍能正常工作，而惯导系统存在一个突出问题：其导航误差随着工作时间不断积累，因此仅靠惯导系统本身显然无法实现较长时间高精度导航。此外，飞行器在长时间高速航行过程中，将不可避免地受到外界各种恶劣自然环境影响或人为干扰，特别是复杂电磁的干扰，此时卫星导航系统、雷达导航系统等极有可能被完全屏蔽或干扰而无法正常工作，这种情况也可以被视为广义上的“黑障”现象。

随着中国在高超声速飞行器相关技术方面的研究不断深入，因此，在飞行器高超声速飞行过程中，亟需解决由于黑障问题导致的组合导航系统导航精确度差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种黑障情况下惯性基组合导航系统误差补偿方法及系统，在黑障等复杂恶劣环境下能够对组合导航系统中的惯导系统进行误差在线补偿，使组合导航系统能够始终保持较高的导航定位精度，增强惯性基组合导航系统对黑障等复杂恶劣环境的适应能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种黑障情况下惯性基组合导航系统误差补偿方法，包括：

基于惯性导航系统的误差模型，建立误差补偿的系统状态方程；

获取当前时刻之前的每个时刻所述惯性基组合导航系统的量测数据，作为实测数据集合；所述实测数据集合包括当前时刻之前的每个时刻的量测数据；所述当前时刻为黑障出现时刻；

根据所述实测数据集合和所述误差补偿的系统状态方程，采用卡尔曼滤波方法确定上一时刻的系统状态估计值；

根据所述上一时刻的系统状态估计值采用线性最小方差估计方法，确定当前时刻的系统状态估计值；

利用所述当前时刻的系统状态估计值修正所述惯性导航系统的误差。

可选的，所述利用所述当前时刻的系统状态估计值修正所述惯性导航系统的误差，之后还包括：

将所述当前时刻更新为上一时刻，所述当前时刻的系统状态估计值更新为上一时刻的系统状态估计值，并返回步骤“根据所述上一时刻的系统状态估计值采用线性最小方差估计方法，确定当前时刻的系统状态估计值”。

可选的，所述根据所述上一时刻的系统状态估计值采用线性最小方差估计方法，确定当前时刻的系统状态估计值，具体包括：

根据公式确定当前时刻的系统状态估计值；