[发明专利]虚拟圆球模型下SINS/DVL极区组合导航方法及系统

权利要求书

1.一种虚拟圆球模型下SINS/DVL极区组合导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取惯性传感器和声学多普勒测速仪的采集的实时数据；

S2、构建虚拟圆球模型下惯性导航力学编排；

S3、基于虚拟圆球模型下惯性导航力学编排，构造虚拟圆球模型下SINS/DVL组合定位系统误差模型；

S4、将实时数据代入至虚拟圆球模型下SINS/DVL组合定位系统误差模型中，利用迭代优化算法实现的误差参数估计；

S5、定义极区长航时惯性导航定位时长为M，若导航时间k＜M，则标定过程未完成，重复S1-S4，直至导航定位结束。

2.根据权利要求1所述的虚拟圆球模型下SINS/DVL极区组合导航方法，其特征在于，所述S1具体包括：

由惯性传感器测量模型可知：

其中，表示加速度计测量值；f^b表示真实比力；表示加速度计零偏；w_a表示加速度计随机噪声；表示陀螺仪测量值；ε^b表示陀螺仪零偏；w_g表示陀螺仪测量噪声；

DVL测量模型为：

其中，表示DVL测量速度；表示载体运动真实速度；表示DVL测速误差。

3.根据权利要求1所述的虚拟圆球模型下SINS/DVL极区组合导航方法，其特征在于，所述S2具体包括：

由横向导航定位方法可知：

其中，表示导航坐标系与横向导航坐标系之间的方向余弦矩阵；p表示导航系与横向导航系之间的夹角，采用下式计算：

其中，p表示导航系与横向导航系之间的夹角；L_t表示横向纬度；λ_t表示横向经度；所以虚拟圆球模型下速度可以计算为：

其中，表示圆球模型下横向导航系速度；表示导航坐标系与横向导航坐标系之间的方向余弦矩阵；表示横向导航坐标系与导航坐标系之间的方向余弦矩阵；表示虚拟圆球模型下横向导航系速度；

虚拟圆球模型下惯性导航力学编排为：

其中，表示虚拟圆球模型下姿态方向余弦矩阵；表示载体姿态角速度；表示圆球模型下横向导航系速度；表示横向导航系相对于横向地球系的角速度；表示地球系相对于惯性系角速度；表示重力加速度；表示虚拟圆球北向速度；表示虚拟圆球东向速度；R_t表示圆球半径；h表示载体高度；L_t表示横向纬度；λ_t表示横向经度。

4.根据权利要求3所述的虚拟圆球模型下SINS/DVL极区组合导航方法，其特征在于，所述S3中，虚拟圆球模型下SINS/DVL组合定位系统误差模型，包括虚拟圆球模型下姿态误差方程、虚拟圆球模型下速度误差方程和虚拟圆球模型下位置误差方程。

5.根据权利要求4所述的虚拟圆球模型下SINS/DVL极区组合导航方法，其特征在于，所述虚拟圆球模型下姿态误差方程，具体包括：

由姿态误差可知：

其中，表示虚拟圆球模型下计算姿态方向余弦矩阵；表示虚拟圆球模型下计算横向导航系与横向导航系之间的方向余弦矩阵；表示虚拟圆球模型下姿态方向余弦矩阵；表示姿态误差；

对上式两边进行求导并整理可得虚拟圆球模型下姿态误差方程：

其中，表示姿态误差微分；表示姿态误差；表示横向导航系相对于惯性系的角速度；表示速度误差；表示位置误差；表示虚拟圆球模型下姿态方向余弦矩阵；ε^b表示陀螺零偏；M_av、M₁和M₂表示中间变量矩阵，采用下式计算：

其中，R_t表示地球圆球半径；h表示高度；ω_ie表示地球自转角速度；L_t表示横向纬度；λ_t表示横向经度；表示虚拟圆球北向速度；表示虚拟圆球东向速度。