[发明专利]一种电磁波结构向量测姿和惯导测姿的数据融合方法

说明书

本发明公开了一种电磁波结构向量测姿和惯导测姿的数据融合方法，属于雷达探测、导航技术领域。在运动的飞行器上安装电磁矢量传感器多次接收极化导航信号，惯导记录每次接收间隔飞行器的姿态偏移，利用合成孔径原理形成拓展阵列。根据极化导航信号的极化、波达信息建立波结构坐标系，联合各传感器的安装姿态、惯导记录的姿态偏移量和飞行器姿态建立拓展阵列的导向矢量模型。采用空间谱的特征值算法通过三维搜索飞行器姿态参数使得信号空间谱最大化，实现飞行器姿态估计。本方法利用波结构向量作为飞行器姿态测量的参照，通过融合惯导解算的飞行器姿态偏移，可实现单点测姿，并且减少了惯导长时间工作产生的误差累积对姿态测量的影响。

技术领域

本发明涉及一种电磁波结构向量测姿和惯导测姿的数据融合方法，属于雷达探测、导航技术领域。

背景技术

目前运动飞行器姿态测量主要有两大类方法：

一是采用惯性导航系统，它使用滤波器将高带宽陀螺仪数据与低带宽的加速度计矢量信息相融合，以产生高带宽和低漂移的姿态估计。这种方法虽然不受外界电磁干扰，但是加速度计在大加速度环境(如转弯)下的测量易被动态加速度干扰，影响测量精度；

二是利用极化导航信号多点接收，三角计算的方法测量姿态，虽然能实时校正误差，但是系统复杂，并没有充分利用极化导航信号的矢量信息。

国内外研究表明，电磁波的极化信息可用来作为飞行器姿态测量的参照，并且其对动态加速度不敏感。

发明内容

为解决的问题，本发明提供了一种电磁波结构向量测姿和惯导测姿的数据融合方法，采用安装在飞行器上的电磁矢量传感器对极化导航信号进行N次采样，记为N个慢拍，每个慢拍采样T个快拍数据。以第N个慢拍时飞行器为基准平台，通过惯导解算前N-1个慢拍时飞行器相比于基准平台的姿态偏移。将N个慢拍的数据与N-1次姿态偏移量结合起来，利用合成孔径原理形成拓展阵列，并建立导向矢量模型，通过计算空间谱的特征值算法三维搜索飞行器姿态参数寻找谱峰可实现飞行器姿态测量。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种电磁波结构向量测姿和惯导测姿的数据融合方法，包括以下步骤：

步骤1：通过安装在飞行器上的K个电磁矢量传感器对极化导航信号进行N次采样，记为N个慢拍，每个慢拍采样T个快拍数据；

步骤2：以第N个慢拍时飞行器为基准平台，通过惯导解算前N-1个慢拍时飞行器相比于基准平台的姿态偏移量；

步骤3：将基准平台下K个电磁矢量传感器的安装姿态融合惯导解算的N-1个姿态偏移量，生成基准平台下的另外(N-1)K个虚拟电磁矢量传感器，利用合成孔径原理形成含有NK个电磁矢量传感器的拓展阵列，并建立该拓展阵列的导向矢量；

步骤4：根据拓展阵列采样信号呈现多维张量的特定结构，采用空间谱的特征值算法，三维搜索飞行器姿态参数使得信号空间谱最大化，实现基准平台姿态的捕获；

步骤5：利用捕获的基准平台姿态和N-1个姿态偏移量，解算出每个慢拍时的飞行器姿态。

进一步，步骤1中还包括：确定每个电磁矢量传感器在飞行器机身坐标系的安装姿态，各电磁矢量传感器采样信号的极化、波达参数。