一種GNSS和MIMU組合導航中微陀螺g敏感性誤差補償方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種GNSS和MIMU組合導航中微陀螺g敏感性誤差補償方法，其步驟為：（1）建立微陀螺的g敏感性誤差方程；（2）建立含g敏感性誤差的GNSS/MIMU組合導航系統(tǒng)方程；（3）采用非線性全局可觀性分析方法，對含g敏感性誤差的GNSS/MIMU組合導航系統(tǒng)進行全局可觀性分析，設計該組合系統(tǒng)全局可觀的運動路徑；（4）依據(jù)步驟（1）中得到的微陀螺的g敏感性誤差方程，構(gòu)建相應的卡爾曼濾波器，并按照步驟（3）得到的運動路徑運動，實現(xiàn)微陀螺g敏感性誤差的補償。本發(fā)明具有原理簡單、操作簡便、適用范圍廣等優(yōu)點。
【專利說明】一種GNSS和MIMU組合導航中微陀螺g敏感性誤差補償方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到組合導航【技術(shù)領域】，特指一種適用于高動態(tài)條件下GNSS/MMU組合導航中微陀螺的g敏感性誤差誤差補償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微慣性測量單元(MMU)與衛(wèi)星接收機構(gòu)成的組合導航系統(tǒng)具有體積小、成本低等優(yōu)勢，應用潛力巨大，成為當前導航領域的一個研究熱點。MIMU 一般精度較差，尤其是其中的微機械陀螺，多數(shù)還處于角速率級的水平。當前多數(shù)微機械陀螺都屬于哥氏振動陀螺，振動或線加速運動對其性能影響很大。g敏感性(g-sensitivity)誤差系數(shù)是微陀螺重要的性能參數(shù)之一，它表征了載體線加速運動所引起的微陀螺性能惡化程度。
[0003]目前，市場上微機械陀螺的g誤差系數(shù)標定的典型值為0.1° /s/g左右，例如美國Melexis公司的MLX90609和Silicon Sensing公司的CRG20-01，這意味著Ig加速度的變化將引起360° /h的零偏變化，在更高動態(tài)的應用場合中，微機械陀螺的性能會變得很差甚至不可用。因此高動態(tài)下微陀螺g敏感性誤差對MIMU/GNSS組合導航性能的影響，是一個值得關注的問題。
[0004]總而言之，目前的MEMS精度較低，動態(tài)性能較差，難以適應高動態(tài)條件下的導航需求，尤其是其表現(xiàn)出顯著地g敏感性誤差，極大地制約了 MEMS的應用，因此需要對高動態(tài)條件下微陀螺g敏感性誤差分析與補償技術(shù)進行研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種原理簡單、操作簡便、適用范圍廣的GNSS和MIMU組合導航中微陀螺g敏感性誤差補償方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種GNSS和MIMU組合導航中微陀螺g敏感性誤差補償方法，其步驟為:
[0008]( I)建立微陀螺的g敏感性誤差方程:
[0009]Gtj=Ggfb
[0010]式中，G。表示微陀螺的g敏感性誤差，Gg表示g敏感性誤差的系數(shù)矩陣，fb表示加速度計測得的比力信息；
[0011](2)建立含g敏感性誤差的GNSS/MMU組合導航系統(tǒng)方程；
[0012](3)采用非線性全局可觀性分析方法，對含g敏感性誤差的GNSS/MMU組合導航系統(tǒng)進行全局可觀性分析，設計該組合系統(tǒng)全局可觀的運動路徑；
[0013](4)依據(jù)步驟(I)中得到的微陀螺的g敏感性誤差方程，構(gòu)建相應的卡爾曼濾波器，并按照步驟(3)得到的運動路徑運動，實現(xiàn)微陀螺g敏感性誤差的補償。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進:在所述步驟(2)中，選取GNSS/MMU組合系統(tǒng)的狀態(tài)為位置、速度、姿態(tài)、陀螺零偏、加速度計零偏和g敏感性誤差系數(shù)，則系統(tǒng)狀態(tài)方程為:
【權(quán)利要求】
1.一種GNSS和MIMU組合導航中微陀螺g敏感性誤差補償方法，其特征在于，步驟為: (1)建立微陀螺的g敏感性誤差方程: G0=Ggfb 式中，G。表示微陀螺的g敏感性誤差，Gg表示g敏感性誤差的系數(shù)矩陣，fb表示加速度計測得的比力信息； (2)建立含g敏感性誤差的GNSS/MMU組合導航系統(tǒng)方程； (3)采用非線性全局可觀性分析方法，對含g敏感性誤差的GNSS/MIMU組合導航系統(tǒng)進行全局可觀性分析，設計該組合系統(tǒng)全局可觀的運動路徑； (4)依據(jù)步驟(1)中得到的微陀螺的g敏感性誤差方程，構(gòu)建相應的卡爾曼濾波器，并按照步驟(3)得到的運動路徑運動，實現(xiàn)微陀螺g敏感性誤差的補償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS和MIMU組合導航中微陀螺g敏感性誤差補償方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，選取GNSS/MIMU組合系統(tǒng)的狀態(tài)為位置、速度、姿態(tài)、陀螺零偏、加速度計零偏和g敏感性誤差系數(shù)，則系統(tǒng)狀態(tài)方程為:

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GNSS和MMU組合導航中微陀螺g敏感性誤差補償方法，其特征在于，經(jīng)步驟(3)的全局可觀性分析后，對于含g敏感性誤差的組合導航系統(tǒng)，以位置和速度為觀測量，若載體的運動滿足以下兩個條件，則系統(tǒng)是全局可觀的: (a)存在一個直線段(?=O，在這個直線段上存在兩個時刻h Φ t2，使比力導數(shù)r (6)和r K)線性不相關； (b)存在兩個直線運動段，且在這兩個路段中存在三個不同時刻t1、t2與t3，使得R (A) =R (A, B) =3或存在直線運動段，使得在此路段中各分量都存在不為零的時刻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的GNSS和MIMU組合導航中微陀螺g敏感性誤差補償方法，其特征在于，所述卡爾曼濾波器的狀態(tài)方程為:
【文檔編號】G01C25/00GK103954298SQ201410158231
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】胡小平, 何曉峰, 范晨, 羅兵, 唐康華, 江明明, 王安成, 李濤, 練軍想, 張禮廉 申請人:中國人民解放軍國防科學技術(shù)大學