[发明专利]捷联惯导初始对准方法及纬度计算方法

说明书

本发明属于捷联惯导技术领域，具体涉及一种捷联惯导初始对准方法及纬度计算方法。本发明首先利用加速度计测量得到的载体坐标系b下的比力信息f^b计算第一比力积分值S₁和第二比力积分值S₂，利用两个比力积分值计算重力矢量之间的夹角θ，进而结合α，可计算得到当前纬度L；利用当前纬度可进行初始对准。该方法充分利用历史数据来确定当前纬度，有效消除基座扰动或者载体运动的影响，实现了当前纬度的准确估计，使得初始对准精度得到保证。

技术领域

本发明属于捷联惯导技术领域，具体涉及一种捷联惯导初始对准方法及纬度计算方法。

背景技术

捷联惯导在使用前需要完成初始对准，以获得初始的姿态信息。通常，初始对准一般在位置(主要指纬度)已知的条件下完成。然而，在一些特殊环境，比如：水下、隧道、或者卫星导航信号受到干扰，导航系统无法获取准确的位置信息。因此，研究纬度未知条件下的初始对准方法有一定的理论意义及实际应用价值。

目前，纬度未知条件下的初始对准方法主要是借助捷联惯导中的陀螺和加速度计的测量值，先估计出初始的纬度，再利用估计的纬度来进行初始对准。

在静基座的条件下，陀螺和加速度计的输出测量值分别等于地球自转角速度及重力加速度，可利用两矢量之间的夹角大小不因它们的具体坐标投影表达方式而改变这一特性，完成初始纬度的估计，并完成初始对准。在动基座条件下，由于陀螺仪和加速度计的测量值含有扰动测量值，通常采用惯性系对准框架，消除干扰加速度带来的影响。

常用的初始对准方法通常只是简单地选取几个矢量进行纬度的计算及初始对准，纬度计算精度低，进而导致初始对准精度也低。

发明内容

本发明提供了一种纬度计算方法，用以解决现有技术中纬度计算精度低的问题；本发明还提供给了一种捷联惯导初始对准方法，用以解决现有技术中由于纬度计算精度低造成的初始对准精度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明所包括的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：

本发明的一种纬度计算方法，包括如下步骤：

a)在捷联惯导工作过程中，根据当前时刻的惯性凝固载体坐标系和载体坐标系b之间的方向余弦矩阵以及加速度计测量得到的载体坐标系b下的比力信息f^b，计算初始时刻至中间时刻的惯性凝固载体坐标系下的第一比力积分值S₁、以及中间时刻至当前时刻的惯性凝固载体坐标系下的第二比力积分值S₂；其中，中间时刻为当前时刻的一半；

b)根据所述第一比力积分值S₁、第二比力积分值S₂、以及如下公式，确定惯性凝固载体坐标系下的初始时刻至当前时刻的重力矢量之间的夹角θ：

c)根据初始时刻至当前时刻地球自转过的角度α、以及惯性凝固载体坐标系下的初始时刻至当前时刻的重力矢量之间的夹角θ，计算当前纬度L。

上述技术方案的有益效果为：本发明有效利用当前时刻之前的历史数据，包括加速度计测量得到的载体坐标系b下的比力信息f^b，利用f^b和更新后的计算得到第一比力积分值S₁和第二比力积分值S₂，进而结合α和惯性凝固载体坐标系下的初始时刻至当前时刻的重力矢量之间的夹角θ，计算得到当前纬度。该方法充分利用历史数据来确定当前纬度，有效消除基座扰动或者载体运动的影响，实现了当前纬度的准确估计，使得初始对准精度得到保证。

进一步的，步骤a)中，采用如下方法计算所述第一比力积分值S₁以及所述第二比力积分值S₂：

计算单位时间内惯性凝固载体坐标系下的比力积分值；