[发明专利]基于INS与GPS紧组合的无人机组合导航方法

权利要求书

1.基于INS与GPS紧组合的无人机组合导航方法，其特征在于，包括：

步骤1、筛选机载惯性导航系统状态量并构建机载惯性导航系统误差模型、GPS接收机时钟误差模型和系统状态模型；

步骤2、以GPS接收机输出的伪距、伪距率为紧组合导航系统的基准信息，无人机载体与卫星之间的伪距、伪距率作为紧组合导航系统的量测信息，二者做差构成INS与GPS紧组合导航系统的观测信息，从而构建系统的伪距差量测模型和伪距率量测模型；

步骤3：基于步骤1和步骤2的模型，通过卡尔曼滤波器对机载惯性导航系统误差以及GPS接收机时钟误差信息进行最优估计，并通过负反馈的方式对系统进行校正与状态更新。

2.根据权利要求1所述的基于INS与GPS紧组合的无人机组合导航方法，其特征在于，步骤1所述机载惯性导航系统误差包括：

(1)捷联机载惯性导航系统平台误差角：

上式中，δ表示误差；为机载惯导系统平台误差角微分形式。δv_N为机载惯性导航系统北向速度误差，R_M为地球子午圈曲率半径；wie为地球自转角速度；h为无人机高度信息；L为无人机地理坐标系下纬度信息；R_N为地球卯酉圈曲率半径；ε_N为机载北向陀螺噪声；ε_U为机载陀螺天向噪声；v_E为机载惯性导航系统东向速度，为机载惯性导航系统北向平台误差角；为机载惯性导航系统天向平台误差角，δv_E为机载惯性导航系统东向速度误差；δL为机载惯性导航系统纬度误差，为机载惯性导航系统东向平台误差角；v_N为机载惯性导航系统北向速度，ε_E为东向陀螺噪声，E,N,U代表地理坐标系下东、北、天三个方向；

(2)机载惯性导航系统速度误差，其模型为：

上式中，分别为机载惯导系统东向、北向、天向速度误差的微分形式。v_N为机载惯性导航系统北向速度；f_N为无人机机载加速度计北向比力信息；f_U为无人机机载加速度计天向比力信息；f_E为无人机机载加速度计东向比力信息；R为地球半径；g为地球重力加速度；v_U为机载惯性导航系统天向速度；δv_U为机载惯性导航系统天向速度误差；为东向加速度计一阶马尔可夫过程白噪声；为北向加速度计一阶马尔可夫过程白噪声；为天向加速度计一阶马尔可夫过程白噪声；δh为机载惯性导航系统高度误差；

(3)机载惯性导航系统位置误差，其模型为：

式中，为无人机机载惯导系统纬度、经度、高度误差的微分形式；δv_N为机载惯性导航系统北向速度误差；δv_E为机载惯性导航系统东向速度误差；δv_U为机载惯性导航系统天向速度误差；δL为机载惯性导航系统纬度误差；

(4)惯性器件误差，包括陀螺误差和加速度计误差，其模型为：

陀螺误差：

ε＝ε_b+ε_r+w_g (4)

其中，ε_b为陀螺随机常数；ε_r为陀螺一阶马尔科夫过程；w_g为陀螺白噪声；

陀螺随机常数和一阶马尔科夫过程可表示为：

式中，T_g为陀螺一阶马尔可夫相关时间，w_r陀螺一阶马尔可夫过程驱动白噪声；

加速度计误差为：

T_a为加速度计一阶马尔科夫过程相关时间，w_a为加速度计驱动白噪声。