[发明专利]一种基于载体轨迹的GNSS_INS信号仿真方法

权利要求书

1.一种基于载体轨迹的GNSS_INS信号仿真方法，其特征在于，包括：

步骤(1)，设置载体初始的姿态、位置、速度信息，根据载体航行轨迹的特点，自适应更新姿态变化信息和速度变化信息，实现轨迹参数计算；

步骤(2)，利用航迹微分方程组，解算载体实时的姿态增量、位置增量、速度增量、角速度增量和比力增量；

步骤(3)，通过四阶龙格库塔算法解算载体实时的轨迹参数以及陀螺和加速度计的输出参数。

2.根据权利要求1所述基于载体轨迹的GNSS_INS信号仿真方法，其特征在于，所述载体航行的状态包括：静止或匀速直线运动、加速或减速运动、协调转弯运动、爬升运动、锥运动、划船运动；

所述载体航行的状态的改变由其姿态角和航向角的变化率ω(t)以及轨迹坐标系下的加速度a^t(t)发生改变引起；

a.静止或匀速直线运动

ω(t)为零，载体在水平坐标系下的加速度a^l(t)也为零，即：ω(t)＝0和a^l(t)＝0；

b.加速或减速运动

ω(t)为零，沿轨迹坐标系前进的方向有常值加速度a，即：ω(t)＝0和a^l(t)＝[0 a 0]^T；

c.协调转弯运动

协调转弯运动分为三个阶段，分别为改变横滚角进入转弯阶段、保持横滚角以等角速率转弯阶段和转弯后的横滚角改平阶段；

改变横滚角进入转弯阶段：ω(t)＝[0 ω₂ 0]^T和a^l(t)＝0

保持横滚角以等角速率转弯阶段：ω(t)＝[0 0 ω₁]^T和a^l(t)＝[-gtanγ₁ 0 0]^T

转弯后的横滚角改平阶段：ω(t)＝[0 ω₃ 0]^T和a^l(t)＝0

其中，在水平坐标系下，进入转弯阶段时横滚角以等角速度ω₂变化而加速度不变，用时t，即ω₂＝r₁/t，r₁为转弯半径；ω₁是转弯时的角速率，γ₁是转弯时的横滚角改变量，g是重力加速度，转弯时速度为v，改平阶段的横滚角以等角速度ω₃变化；

d.爬升运动

载体沿轨迹坐标系前进方向的速度保持不变，爬升运动分为三个阶段，分别为改变俯仰角的拉起阶段、等角爬升阶段和爬升结束的改平阶段；

改变俯仰角的拉起阶段：ω(t)＝[ω₄ 0 0]^T和a^l(t)＝[0 0 ω₄²r₂]^T

等角爬升阶段：ω(t)＝0和a^l(t)＝0

爬升结束的改平阶段：ω(t)＝[ω₅ 0 0]^T和a^l(t)＝[0 0 ω₅²r₂]^T

其中，在改变俯仰角的拉起阶段，载体在铅直面上做半径为r₂的圆周运动，载体俯仰角以等角速率ω₄逐渐增加到爬升时的角度θ，用时t；在爬升结束的改平阶段，俯仰角以等角速度ω₅变化；

e.锥运动

载体绕航向角作锥角为α、频率为ω的锥角运动，即：α^t(t)＝[αsinωt αcosωt 0]^T，则有：和a^l(t)＝0；

f.划船运动

载体绕俯仰轴作振幅为α，频率为ω的角振动α(t)，沿横滚轴作幅值为P的同频线振动P(t)，则：和

3.根据权利要求2所述基于载体轨迹的GNSS_INS信号仿真方法，其特征在于，在锥运动或划船运动与其它运动的衔接处还设置锥运动或划船运动的进入阶段和退出阶段。