[发明专利]基于正向-反向回溯对准的加速度计常值漂移估计方法

说明书

本发明公开了基于正向‑反向回溯对准的加速度计常值漂移估计方法，方法包括以下步骤：首先，获取并存储传感器实时数据，具体包括陀螺仪和加速度计的输出数据；然后，进行基于递推最小二乘寻优重力视运动参数、加速度计常值漂移的参数寻优，并存储中间变量；通过利用存储的中间变量进行正向‑反向回溯初始对准与加速度计常值漂移估计，最终将参数辨识的结果利用矢量定姿的方法完成姿态角的解算，完成初始对准。本发明提供一种基于正向‑反向回溯对准的加速度计常值漂移估计方法，该算法有效解决了对准速度和精度之间的矛盾，使得少量数据也能获得高的对准精度，具有对准速度快的优点。

技术领域

本发明属于捷联惯性导航系统初始对准领域，尤其涉及基于正向-反向回溯对准的加速度计常值漂移估计方法，适用于载体无线运动摇摆激励条件下，完成初始对准并估计出加速度计常值漂移。

背景技术

惯性导航是一种基于加速度计和陀螺仪输出的数据进行积分运算，进而获得系统的姿态、位置信息的技术，由于积分运算带来了误差的累积，因此实现对仪表误差的估计对精度的提升起决定性作用。基于重力视运动重构的惯性系对准方法能在晃动激励条件下估计出加速度计的常值误差，实现自对准，但是需要延长辨识时间来提升对准精度。申请号为202011267475.9(一种基于窗循环的加速度计零偏迭代估计方法及系统)采用结合窗循环算法提高观测数据利用率，其具有良好的时间敏感性，可以避免长时间辨识带来系统误差，其参数辨识均值靠近均值，但是方差略大。回溯算法能提高数据利用率，缩短对准时间的同时提升对准精度，参数辨识的方差较小。本发明提出一种基于正向-反向回溯对准的加速度计常值漂移估计方法，用足够短的数据得到足够高的估计精度。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提供载体无线运动条件下的姿态、加速度计常值漂移估计方法。该算法是在晃动激励条件提出一种基于正向-反向回溯对准的加速度计常值漂移估计方法，解决对准速度和精度之间的矛盾问题。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：基于正向-反向回溯对准的加速度计常值漂移估计方法，具体方法如下：

(1)获取并存储传感器实时数据，具体包括陀螺仪和加速度计的输出数据；

(2)进行基于递推最小二乘寻优重力视运动参数、加速度计常值漂移的参数寻优，并存储中间变量；

步骤(2)中包含加速度计常值漂移在内的重力视运动模型具体为：

式中，A_ij为重构参数；ω_ie表示地球自转角速度；表示载体系相对初始时刻载体坐标系变化的方向余弦矩阵；t表示当前时间；为加速度计的量测常值漂移值，为加速度计的测量值，上式进一步整理为：

HX＝Z

式中，λ＝[cos(ω_iet)sin(ω_iet)1]，

步骤(2)中未知参数X的辨识方法采用的是递推最小二乘法，具体迭代计算方法如下：

式中，K_k表示增益矩阵；P_k表示状态向量协方差阵；R_k表示量测噪声阵；Z_k表示量测方程；H_k表示量测矩阵；I为3×3的单位矩阵；

(3)利用存储的中间变量进行正向-反向回溯初始对准与加速度计常值漂移估计；

步骤(3)中正向-反向回溯循环算法具体如下所述：