[发明专利]一种捷联惯导系统最优动基座初始对准方法

权利要求书

1.一种捷联惯导系统最优动基座初始对准方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)利用全球卫星导航系统和捷联惯性导航系统的输出信息计算导航系变换矩阵和载体系变换矩阵；

(2)采用滑动窗口构建新的观测矢量α'和新的观测矢量β'，并对新的观测矢量α'和新的观测矢量β'进行离散化处理；

(3)利用奇异值分解算法对多矢量定姿问题进行求解，求得对准起始时刻的载体系到导航系的坐标变换矩阵；

(4)利用全球卫星导航系统和捷联惯性导航系统的输出信息，以陀螺仪的常值漂移和等效旋转矢量作为状态变量，构建状态模型和量测模型；

(5)采用二型模糊自适应卡尔曼滤波算法估计等效旋转矢量和陀螺仪常值漂移，通过估计结果对步骤(1)得到的载体系变换矩阵进行修正；

(6)根据姿态矩阵的链乘规则，利用步骤(5)修正后的载体系变换矩阵和步骤(1)得到的导航系变换矩阵以及步骤(3)得到的对准起始时刻的载体系到导航系的坐标变换矩阵计算对准终止时刻的载体系到导航系的坐标变换矩阵；

步骤(1)中所述计算导航系变换矩阵的具体方法是求解导航系变换矩阵微分方程，根据导航系变换矩阵微分方程得到导航系变换矩阵其中导航系变换矩阵微分方程为：

式中，n表示导航坐标系，n(0)表示0时刻的导航坐标系，n(t)表示t时刻的导航坐标系，i表示地心惯性坐标系，表示0时刻导航坐标系到t时刻导航坐标系的坐标变换矩阵，矩阵是矩阵的转置，表示从n系到i系的旋转角速度在n系的投影，表示由矢量构成的反对称矩阵，表示矩阵的微分；

步骤(1)中所述计算载体系变换矩阵的具体方法是求解载体系变换矩阵微分方程，根据载体系变换矩阵微分方程得到载体系变换矩阵其中载体系变换矩阵微分方程为：

式中，b表示载体坐标系，b(0)表示0时刻的载体坐标系，b(t)表示t时刻的载体坐标系，表示0时刻载体坐标系到t时刻载体坐标系的坐标变换矩阵，矩阵是矩阵的转置，表示陀螺仪三轴输出，表示矩阵的微分，表示由矢量构成的反对称矩阵；

步骤(2)的具体方法是：

根据姿态矩阵的链乘规则，比力方程写为：

式中，Vⁿ为导航坐标系中速度，表示Vⁿ的微分，f^b表示加速度计输出，gⁿ为重力加速度，e表示地球坐标系，表示地球自转角速度在导航坐标系中的投影，表示载体线运动引起导航坐标系相对地球坐标系的角速度在导航坐标系的投影；

对式(3)进行移项，两边同乘导航系变换矩阵并且积分，积分区间为[0,t_k]，得到：

式中，表示对准起始时刻的载体系到导航系的坐标变换矩阵，对式(4)进行变形得到观测矢量α(0,t_k)和观测矢量β(0,t_k)：

式中，α(0,t_k)表示从时间0到时间t_k的观测矢量，α(t_k,t_k+m)表示从时间t_k到时间t_k+m的观测矢量，β(0,t_k)表示从时间0到时间t_k的观测矢量，β(t_k,t_k+m)表示从时间t_k到时间t_k+m的观测矢量，将α(t_k,t_k+m)和β(t_k,t_k+m)作为新的观测矢量α'和新的观测矢量β'，[t_k，t_k+m]是一个固定间隔的滑动窗口；

对新的观测矢量α'和新的观测矢量β'进行离散化处理：

式中，T表示姿态更新周期，t_k+m＝(k+m)T，表示t_k+m时刻，I表示单位矩阵。