一種基于共基座安裝的傳遞對(duì)準(zhǔn)精度定量評(píng)估方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于慣導(dǎo)系統(tǒng)性能評(píng)估領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn)精度的基于共基座安裝的傳遞對(duì)準(zhǔn)精度定量評(píng)估方法。本發(fā)明包括：將子、主慣導(dǎo)共基座安裝于同一鋁板，構(gòu)建子、主慣導(dǎo)間方位安裝失準(zhǔn)角；將安裝有子、主慣導(dǎo)的鋁板置于高精度轉(zhuǎn)臺(tái)，利用光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡使主慣導(dǎo)的y軸指向正北，利用激光跟蹤儀測(cè)定子、主慣導(dǎo)y軸指向間的方位安裝誤差角，作為方位安裝誤差角基準(zhǔn)值；主慣導(dǎo)開(kāi)機(jī)并完成自對(duì)準(zhǔn)。該方法獲取對(duì)準(zhǔn)精度評(píng)估的基準(zhǔn)在傳遞對(duì)準(zhǔn)之前，通過(guò)基準(zhǔn)值和估計(jì)值的對(duì)比即可實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)精度的定量評(píng)估。避免了對(duì)準(zhǔn)完成后子慣導(dǎo)進(jìn)行導(dǎo)航解算和平滑解算，大大降低了計(jì)算復(fù)雜度和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求；可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)多次的重復(fù)試驗(yàn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于共基座安裝的傳遞對(duì)準(zhǔn)精度定量評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于慣導(dǎo)系統(tǒng)性能評(píng)估領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn)精 度的基于共基座安裝的傳遞對(duì)準(zhǔn)精度定量評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳遞對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，利用高精度慣導(dǎo)系統(tǒng)作為主慣導(dǎo)可以快速實(shí)現(xiàn)中、低精度慣導(dǎo)系 統(tǒng)的初始對(duì)準(zhǔn)。傳遞對(duì)準(zhǔn)的精度評(píng)估可以有效評(píng)估各中傳遞對(duì)準(zhǔn)方案的精度，用于傳遞對(duì) 準(zhǔn)方案的評(píng)優(yōu)和優(yōu)化改進(jìn)。
[0003] 典型的傳遞對(duì)準(zhǔn)精度評(píng)估方法，通常使傳遞對(duì)準(zhǔn)結(jié)束后的慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航解 算，通過(guò)觀測(cè)導(dǎo)航誤差對(duì)對(duì)準(zhǔn)結(jié)束時(shí)刻的殘留失準(zhǔn)角進(jìn)行平滑估計(jì)(典型文獻(xiàn)參見(jiàn)于:陳岱 岱.《艦載武器傳遞對(duì)準(zhǔn)及其精度評(píng)估方法研究》.哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文.2013)。這 種方法需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的慣導(dǎo)解算，并同步存儲(chǔ)慣導(dǎo)解算數(shù)據(jù)以及卡爾曼濾波的四個(gè)矩 陣，再進(jìn)行貝葉斯平滑解算，最終平滑估計(jì)得到導(dǎo)航解算初始時(shí)刻的初始誤差值，即為對(duì)準(zhǔn) 結(jié)束時(shí)刻的對(duì)準(zhǔn)誤差。這類(lèi)算法存在的不足是：（1)涉及大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算；（2)受外部 基準(zhǔn)信息可靠性的影響較大，對(duì)于極區(qū)等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)覆蓋較弱的區(qū)域適用性差；（3)方位 失準(zhǔn)角的評(píng)估能力較差，實(shí)現(xiàn)方位失準(zhǔn)角的有效評(píng)估依賴(lài)于載體的主動(dòng)機(jī)動(dòng)，對(duì)于大型艦 船等機(jī)動(dòng)性能較差的載體，甚至有可能會(huì)出現(xiàn)無(wú)法精確評(píng)估方位失準(zhǔn)角的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種計(jì)算量更小、適用范圍廣且能夠有效定量評(píng)估傳遞對(duì) 準(zhǔn)方位失準(zhǔn)角的基于共基座安裝的傳遞對(duì)準(zhǔn)精度定量評(píng)估方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] (1)將子、主慣導(dǎo)共基座安裝于同一鋁板，構(gòu)建子、主慣導(dǎo)間方位安裝失準(zhǔn)角；
[0007] (2)將安裝有子、主慣導(dǎo)的鋁板置于高精度轉(zhuǎn)臺(tái)，利用光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡使主慣導(dǎo)的y軸 指向正北，利用激光跟蹤儀測(cè)定子、主慣導(dǎo)y軸指向間的方位安裝誤差角，作為方位安裝誤 差角基準(zhǔn)值；
[0008] (3)主慣導(dǎo)開(kāi)機(jī)并完成自對(duì)準(zhǔn)，進(jìn)入導(dǎo)航狀態(tài)；
[0009] (4)子慣導(dǎo)開(kāi)機(jī)；
[0010] (5)主慣導(dǎo)向子摜導(dǎo)傳遞位置、速度、姿態(tài)矩陣；
[0011] (6)子慣導(dǎo)進(jìn)行導(dǎo)航解算，同步采集子、主慣導(dǎo)的速度、姿態(tài)信息；
[0012] (7)利用卡爾曼濾波進(jìn)行"速度+姿態(tài)"匹配快速傳遞對(duì)準(zhǔn)解算，估計(jì)出子慣導(dǎo)系統(tǒng) 誤差狀態(tài)；
[0013] 所涉及的子慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差狀態(tài)向量為：
[0014]
[0015] 式中，φΜ，φηγ，φηζ為主慣導(dǎo)系到計(jì)
算得到的子慣導(dǎo)坐標(biāo)系之間的相對(duì)姿態(tài)誤 差;SV x，SVy為子慣導(dǎo)速度誤差；ΦΜ，Φ#，Φ3Ζ為主慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系到實(shí)際的子慣導(dǎo)載體坐 標(biāo)系的相對(duì)姿態(tài)誤差;ν,,?為子慣導(dǎo)三個(gè)軸向的加速度計(jì)常值零偏;^士士為子慣導(dǎo) 三個(gè)軸向的陀螺常值漂移；
[0016] 所涉及的快速傳遞對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)誤差方程為：
[0017]
[0018] 式中，Φβ=[ <Kx，<Ky，<Kz]T，φ3=[ φ3χ，<Ky，<Kz]T，3V=[5Vx，5Vy] T，es = |>x， 為主慣導(dǎo)坐標(biāo)系m相對(duì)東北天地理坐標(biāo)系n的旋轉(zhuǎn)角速度在子慣導(dǎo)坐標(biāo)系s下的 投影;G為子慣導(dǎo)計(jì)算坐標(biāo)系|轉(zhuǎn)換至東北天地理坐標(biāo)系n的轉(zhuǎn)換矩陣；力為主慣導(dǎo)比力在 子慣導(dǎo)系的投影;私為地球自轉(zhuǎn)角速度;碎：為東北天地理坐標(biāo)系相對(duì)于地球系的旋轉(zhuǎn)角速 度；
[0019] (8)濾波結(jié)束后，存儲(chǔ)主慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系到實(shí)際的子慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系的相對(duì)姿態(tài) 誤差Φ Μ, <Ky, Φμ，其中Φμ作為方位安裝誤差角估計(jì)值；
[0020] (9)通過(guò)對(duì)比步驟(2)中測(cè)得的方位安裝誤差角基準(zhǔn)值與步驟(8)中得到的方位安 裝誤差角估計(jì)值，實(shí)現(xiàn)傳遞對(duì)準(zhǔn)定量精度評(píng)估。
[0021] 所述步驟(7)中的卡爾曼濾波器為非線性濾波器，實(shí)現(xiàn)大方位失準(zhǔn)角傳遞對(duì)準(zhǔn)的 精度評(píng)估。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于：
[0023] 該方法獲取對(duì)準(zhǔn)精度評(píng)估的基準(zhǔn)在傳遞對(duì)準(zhǔn)之前，僅需在完成對(duì)準(zhǔn)后，通過(guò)基準(zhǔn) 值和估計(jì)值的對(duì)比即可實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)精度的定量評(píng)估。避免了對(duì)準(zhǔn)完成后子慣導(dǎo)進(jìn)行導(dǎo)航解算 和平滑解算，大大降低了計(jì)算復(fù)雜度和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求;可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)多次的重復(fù)試驗(yàn)； 高精度激光跟蹤儀能夠精確測(cè)定子、主慣導(dǎo)方位安裝誤差角的基準(zhǔn)值，精度可達(dá)角秒級(jí)別， 比子、主慣導(dǎo)系統(tǒng)測(cè)姿精度（角分)高一個(gè)數(shù)量級(jí);將子、主慣導(dǎo)系統(tǒng)近距離共基座安裝，可 有效避免動(dòng)態(tài)撓曲變形對(duì)方位精度評(píng)估效果的影響;對(duì)方位安裝誤差角的評(píng)估尤其精確， 適用于大方位失準(zhǔn)角條件下的傳遞對(duì)準(zhǔn)精度評(píng)估;該方法實(shí)現(xiàn)的是子、主慣導(dǎo)相對(duì)安裝誤 差的評(píng)估，適用于極區(qū)（高維度地區(qū)、南極、北極)傳遞對(duì)準(zhǔn)的精度評(píng)估，而不需要將導(dǎo)航坐 標(biāo)系轉(zhuǎn)換到極區(qū)導(dǎo)航坐標(biāo)系。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為本發(fā)明提出的方法基本流程框圖；
[0025] 圖2為子、主慣導(dǎo)共基座安裝俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0027] 本發(fā)明公開(kāi)了一種基于共基座安裝的傳遞對(duì)準(zhǔn)精度定量評(píng)估方法。通過(guò)將傳遞對(duì) 準(zhǔn)涉及的子、主慣導(dǎo)近距離、共基座安裝于同一鋁板上，構(gòu)造子、主慣導(dǎo)間的方位安裝誤差 角。然后，利用激光跟蹤儀，測(cè)定該方位安裝誤差角，作為傳遞對(duì)準(zhǔn)的方位安裝誤差角基準(zhǔn) 值。子、主慣導(dǎo)進(jìn)行快速傳遞對(duì)準(zhǔn)，保存對(duì)準(zhǔn)結(jié)束時(shí)刻由卡爾曼濾波器估計(jì)得到的子、主慣 導(dǎo)方位安裝誤差角。通過(guò)方位安裝誤差角基準(zhǔn)值與估計(jì)值的對(duì)比，實(shí)現(xiàn)對(duì)子慣導(dǎo)傳遞對(duì)準(zhǔn) 的精度評(píng)估。該方法可以直接、定量地實(shí)現(xiàn)對(duì)子慣導(dǎo)傳遞對(duì)準(zhǔn)方位安裝誤差角的精度評(píng)估， 且不需要進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)后的慣導(dǎo)解算，計(jì)算量小。
[0028] 實(shí)施例一：
[0029] 本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)包括以下步驟：
[0030] (1)將子、主慣導(dǎo)共基座安裝于同一鋁板，構(gòu)建子、主慣導(dǎo)間方位安裝失準(zhǔn)角，使方 位安裝失準(zhǔn)角小于等于3度；
[0031] (2)將安裝有子、主慣導(dǎo)的鋁板置于高精度轉(zhuǎn)臺(tái)，利用光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡使主慣導(dǎo)的y軸 向指向正北，利用激光跟蹤儀測(cè)定子、主慣導(dǎo)y軸指向間的方位安裝誤差角，作為方位安裝 誤差角基準(zhǔn)值；
[0032] (3)主慣導(dǎo)開(kāi)機(jī)并完成自對(duì)準(zhǔn)，進(jìn)入導(dǎo)航狀態(tài)；
[0033] (4)子慣導(dǎo)開(kāi)機(jī)；
[0034] (5)主慣導(dǎo)向子慣導(dǎo)傳遞位置、速度、姿態(tài)矩陣；
[0035] (6)子慣導(dǎo)進(jìn)行導(dǎo)航解算，同步采集子、主慣導(dǎo)的速度、姿態(tài)信息；
[0036] (7)利用卡爾曼濾波進(jìn)行"速度+姿態(tài)"匹配快速傳遞對(duì)準(zhǔn)解算，估計(jì)出子慣導(dǎo)系統(tǒng) 誤差狀態(tài)；
[0037] 所涉及的子慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差狀態(tài)向量為：
[0038]
[0039] 式中，φΜ，Φ_，φηζ為主慣導(dǎo)系到計(jì)算得到的子慣導(dǎo)坐標(biāo)系之間的相對(duì)姿態(tài)誤 差;SV x，SVy為子慣導(dǎo)速度誤差；φΜ，(Ky，(Κζ為主慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系到實(shí)際的子慣導(dǎo)載體坐 標(biāo)系的相對(duì)姿態(tài)誤差;為子慣導(dǎo)三個(gè)軸向的加速度計(jì)常值零偏;^士士為子慣導(dǎo) 三個(gè)軸向的陀螺常值漂移；
[0040] 所涉及的快速傳遞對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)誤差方程為：
[0041]
[0042] 式中，Φβ=[ <Kx，<Ky，<Kz]T，φ3=[ φ3χ，<Ky，<Kz]T，3V=[5Vx，5Vy] T，es = |>x， 4々]'€"為主慣導(dǎo)坐標(biāo)系111相對(duì)東北天地理坐標(biāo)系11的旋轉(zhuǎn)角速度在子慣導(dǎo)坐標(biāo)系 8下的 投影;Cf為子慣導(dǎo)計(jì)算坐標(biāo)系5轉(zhuǎn)換至東北天地理坐標(biāo)系n的轉(zhuǎn)換矩陣;為主慣導(dǎo)比力在 子慣導(dǎo)系的投影;€為地球自轉(zhuǎn)角速度為東北天地理坐標(biāo)系相對(duì)于地球系的旋轉(zhuǎn)角速 度；
[0043] (8)濾波結(jié)束后，存儲(chǔ)主慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系到實(shí)際的子慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系的相對(duì)姿態(tài) 誤差ΦΜ, <Ky, Φμ，其中Φμ作為方位安裝誤差角估計(jì)值；
[0044] (9)通過(guò)對(duì)比步驟(2)中測(cè)得的方位安裝誤差角基準(zhǔn)值與步驟(8)中得到的方位安 裝誤差角估計(jì)值，實(shí)現(xiàn)傳遞對(duì)準(zhǔn)定量精度評(píng)估。
[0045] 實(shí)施例二：
[0046] 本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)包括以下步驟：
[0047] (1)將子、主慣導(dǎo)共基座安裝于同一鋁板，構(gòu)建子、主慣導(dǎo)間方位安裝失準(zhǔn)角，使方 位安裝失準(zhǔn)角大于3度；
[0048] (2)將安裝有子、主慣導(dǎo)的鋁板置于高精度轉(zhuǎn)臺(tái)，利用光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡使主慣導(dǎo)的y軸 指向正北，利用激光跟蹤儀測(cè)定子、主慣導(dǎo)y軸指向間的方位安裝誤差角，作為方位安裝誤 差角基準(zhǔn)值；
[0049] (3)主慣導(dǎo)開(kāi)機(jī)并完成自對(duì)準(zhǔn)，進(jìn)入導(dǎo)航狀態(tài)；
[0050] (4)子慣導(dǎo)開(kāi)機(jī)；
[0051] (5)主慣導(dǎo)向子慣導(dǎo)傳遞位置、速度、姿態(tài)矩陣；
[0052] (6)子慣導(dǎo)進(jìn)行導(dǎo)航解算，同步采集子、主慣導(dǎo)的速度、姿態(tài)信息；
[0053] (7)利用非線性卡爾曼濾波進(jìn)行"速度+姿態(tài)"匹配快速傳遞對(duì)準(zhǔn)解算，估計(jì)出子慣 導(dǎo)系統(tǒng)誤差狀態(tài)；
[0054]所涉及的子慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差狀態(tài)向量為：
[0055]
[0056] 式中，φΜ，Φ_，φηζ為主慣導(dǎo)系到計(jì)算得到的子慣導(dǎo)坐標(biāo)系之間的相對(duì)姿態(tài)誤 差;SV x，SVy為子慣導(dǎo)速度誤差；φΜ，(Ky，(Κζ為主慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系到實(shí)際的子慣導(dǎo)載體坐 標(biāo)系的相對(duì)姿態(tài)誤差；為子慣導(dǎo)三個(gè)軸向的加速度計(jì)常值零偏；ε χ，εγ，εζ為子慣 導(dǎo)三個(gè)軸向的陀螺常值漂移；
[0057]所涉及的快速傳遞對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)誤差方程為：
[0058]
[0059] XV 'i-1 ? Ψ m - ?Φ??χ,Φ??γ,Φιιιζ」，Va - ?_Φ3χ，Φ3γ，Φ8ζ」，〇V - [ 5Vx, 5Vy ] , ε - [εχ， εγ，εζ]τ，<?為主慣導(dǎo)坐標(biāo)系m相對(duì)東北天地理坐標(biāo)系n的旋轉(zhuǎn)角速度在子慣導(dǎo)坐標(biāo)系s下的 投影為子慣導(dǎo)計(jì)算坐標(biāo)系5轉(zhuǎn)換至東北天地理坐標(biāo)系η的轉(zhuǎn)換矩陣;$為主慣導(dǎo)比力在 子慣導(dǎo)系的投影;藏為地球自轉(zhuǎn)角速度;為東北天地理坐標(biāo)系相對(duì)于地球系的旋轉(zhuǎn)角速 度；
[0060] (8)濾波結(jié)束后，存儲(chǔ)主慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系到實(shí)際的子慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系的相對(duì)姿態(tài) 誤差Φ Μ, <Ky, Φμ，其中Φμ作為方位安裝誤差角估計(jì)值；
[0061] (9)通過(guò)對(duì)比步驟(2)中測(cè)得的方位安裝誤差角基準(zhǔn)值與步驟(8)中得到的方位安 裝誤差角估計(jì)值，實(shí)現(xiàn)傳遞對(duì)準(zhǔn)定量精度評(píng)估。
[0062] 如附圖1所示，該方法的實(shí)施流程如下：
[0063] (1)將子、主慣導(dǎo)共基座安裝于同一鋁板，構(gòu)建子、主慣導(dǎo)間方位安裝失準(zhǔn)角。對(duì)鋁 板、子慣導(dǎo)底座和主慣導(dǎo)底座的高精度表面加工，有效保證鋁板作為基準(zhǔn)面，進(jìn)而忽略子、 主慣導(dǎo)的水平安裝誤差角的干擾。
[0064] 子、主慣導(dǎo)間方位安裝誤差角，以子、主慣導(dǎo)殼體的水平y(tǒng)軸指向作為方位指向進(jìn) 行構(gòu)造。子、主慣導(dǎo)安裝誤差角俯視圖，如圖2所示。方位安裝誤差角值大小將決定后續(xù)進(jìn)行 的傳遞對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題是否為大方位失準(zhǔn)角，進(jìn)而決定了傳遞對(duì)準(zhǔn)的線性及非線性特性。
[0065] 通常當(dāng)子、主慣導(dǎo)的方位安裝誤差角小于等于3度時(shí)，認(rèn)為系統(tǒng)仍滿(mǎn)足小角度近似 條件，快速傳遞對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)誤差方程中的反對(duì)稱(chēng)陣為
[0066]
[0067]
[0068] 利用上述模型，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波解算。
[0069] 當(dāng)子、主慣導(dǎo)的方位安裝誤差角大于3度時(shí)，小角度近似時(shí)誤差較大故不再滿(mǎn)足， 快速傳遞對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)誤差方程中的反對(duì)稱(chēng)陣為
[0070]
[0071]
[0072] 此時(shí)，系統(tǒng)模型表現(xiàn)為非線性特性，數(shù)字處理濾波器優(yōu)選為擴(kuò)展卡爾曼濾波器、無(wú) 極卡爾曼濾波器等非線性卡爾曼濾波器。
[0073] (2)將安裝有子、主慣導(dǎo)的鋁板置于高精度轉(zhuǎn)臺(tái)，利用高精度光學(xué)測(cè)量設(shè)備使主慣 導(dǎo)的y軸指向正北，利用激光跟蹤儀測(cè)定子、主慣導(dǎo)y軸之間的方位安裝誤差角，作為方位安 裝誤差角基準(zhǔn)值。
[0074]現(xiàn)有的光學(xué)測(cè)量設(shè)備具有極高的測(cè)角精度，激光經(jīng)煒儀的測(cè)姿精度達(dá)到數(shù)角分， 激光全站儀的測(cè)姿精度達(dá)到數(shù)角秒，激光跟蹤儀的測(cè)姿精度最高達(dá)到2角秒。將測(cè)量方位安 裝誤差角的光學(xué)測(cè)量設(shè)備優(yōu)選為激光跟蹤儀，其精度確保方位安裝誤差角測(cè)量值作為基準(zhǔn) 值的有效性。
[0075] (3)主慣導(dǎo)開(kāi)機(jī)并完成自對(duì)準(zhǔn)，自對(duì)準(zhǔn)時(shí)長(zhǎng)通常持續(xù)約1小時(shí)，中等精度激光慣導(dǎo) 系統(tǒng)在完成自對(duì)準(zhǔn)過(guò)程后，輸出水平姿態(tài)精度優(yōu)于0.02度，方位姿態(tài)優(yōu)于0.1度。在進(jìn)入導(dǎo) 航狀態(tài)后，輸出主慣導(dǎo)解算得到的速度、姿態(tài)、位置信息。
[0076] (4)子慣導(dǎo)信號(hào)輸入串口與主慣導(dǎo)信號(hào)輸出串口相連，子慣導(dǎo)開(kāi)機(jī)、預(yù)熱，；
[0077] (5)傳遞對(duì)準(zhǔn)開(kāi)始時(shí)刻，主慣導(dǎo)向子慣導(dǎo)一次性傳遞主慣導(dǎo)的位置、速度、姿態(tài)矩 陣；
[0078] (6)子慣導(dǎo)利用主慣導(dǎo)傳遞而來(lái)的位置、速度、姿態(tài)矩陣作為初始值，完成子慣導(dǎo) 導(dǎo)航初始化，子慣導(dǎo)進(jìn)行導(dǎo)航解算，同步采集子、主慣導(dǎo)的速度、姿態(tài)信息；
[0079] (7)利用非線性卡爾曼濾波進(jìn)行"速度+姿態(tài)"匹配快速傳遞對(duì)準(zhǔn)解算，估計(jì)出子慣 導(dǎo)系統(tǒng)誤差狀態(tài)；
[0080] 所涉及的子慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差狀態(tài)向量為：
[0081]
[0082] 式中，φΜ，Φ_，φηζ為主慣導(dǎo)系到計(jì)算得到的子慣導(dǎo)坐標(biāo)系之間的相對(duì)姿態(tài)誤 差;SVx，SVy為子慣導(dǎo)速度誤差；φΜ，(Ky，(Κ ζ為主慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系到實(shí)際的子慣導(dǎo)載體坐 標(biāo)系的相對(duì)姿態(tài)誤差，為精度評(píng)估提供被評(píng)估的量；為子慣導(dǎo)三個(gè)軸向的加速度 計(jì)常值零偏;為子慣導(dǎo)三個(gè)軸向的陀螺常值漂移；
[0083]所涉及的快速傳遞對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)誤差方程為：
[0084]
[0085] 式中，Φβ=[ <Kx，<Ky，<Kz]T，φ3=[ φ3χ，<Ky，<Kz]T，3V=[5Vx，5Vy] T，es = |>x， 4，εζ]τ，<"為主慣導(dǎo)坐標(biāo)系m相對(duì)東北天地理坐標(biāo)系n的旋轉(zhuǎn)角速度在子慣導(dǎo)坐標(biāo)系s下的 投影為子慣導(dǎo)計(jì)算坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至東北天地理坐標(biāo)系 n的轉(zhuǎn)換矩陣;$為主慣導(dǎo)比力在 子慣導(dǎo)系的投影;藏為地球自轉(zhuǎn)角速度;為東北天地理坐標(biāo)系相對(duì)于地球系的旋轉(zhuǎn)角速 度；
[0086] 對(duì)于初始方位安裝誤差角小于等于3度時(shí)，利用標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波進(jìn)行解算；
[0087] 對(duì)于初始方位安裝誤差角大于3度時(shí)，利用非線性卡爾曼濾波器進(jìn)行解算。優(yōu)選為 無(wú)跡卡爾曼濾波器。
[0088] (8)濾波結(jié)束后，存儲(chǔ)主慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系到實(shí)際的子慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系的相對(duì)姿態(tài) 誤差ΦΜ, <Ky, Φμ，其中Φμ作為方位安裝誤差角估計(jì)值；
[0089] (9)通過(guò)對(duì)比步驟(2)中測(cè)得的方位安裝誤差角基準(zhǔn)值與步驟(8)中得到的方位安 裝誤差角估計(jì)值，實(shí)現(xiàn)傳遞對(duì)準(zhǔn)定量精度評(píng)估。
[0090] 應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解， 在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些 等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于共基座安裝的傳遞對(duì)準(zhǔn)精度定量評(píng)估方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將子、主慣導(dǎo)共基座安裝于同一侶板，構(gòu)建子、主慣導(dǎo)間方位安裝失準(zhǔn)角； (2) 將安裝有子、主慣導(dǎo)的侶板置于高精度轉(zhuǎn)臺(tái)，利用光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡使主慣導(dǎo)的y軸指向 正北，利用激光跟蹤儀測(cè)定子、主慣導(dǎo)y軸指向間的方位安裝誤差角，作為方位安裝誤差角 基準(zhǔn)值； (3) 主慣導(dǎo)開(kāi)機(jī)并完成自對(duì)準(zhǔn)，進(jìn)入導(dǎo)航狀態(tài)； (4) 子慣導(dǎo)開(kāi)機(jī)； (5) 主慣導(dǎo)向子慣導(dǎo)傳遞位置、速度、姿態(tài)矩陣； (6) 子慣導(dǎo)進(jìn)行導(dǎo)航解算，同步采集子、主慣導(dǎo)的速度、姿態(tài)信息； (7) 利用卡爾曼濾波進(jìn)行"速度+姿態(tài)"匹配快速傳遞對(duì)準(zhǔn)解算，估計(jì)出子慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差 狀態(tài)； 所設(shè)及的子慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差狀態(tài)向量為：式中，Φ"χ，Φ"γ，Φ"ζ為主慣導(dǎo)系到計(jì)算得到的子慣導(dǎo)坐標(biāo)系之間的相對(duì)姿態(tài)誤差;SVx, 5Vy為子慣導(dǎo)速度誤差；Φ3Χ，(Ky，Φ3Ζ為主慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系到實(shí)際的子慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系的 相對(duì)姿態(tài)誤差；為子慣導(dǎo)立個(gè)軸向的加速度計(jì)常值零偏;εχ，εy，εz為子慣導(dǎo)ミ個(gè)軸 向的巧螺常值漂移； 所設(shè)及的快速傳遞對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)誤差方程為：式中，Φιιι=[ Φ??χ，Φ??γ，Φιιιζ]τ，（Κ=[ Φ3Χ, <Ky, <l)az]T,SV=[SVx,SVy]T,eS=[ex,ey,ez ]τ，瑪。為主慣導(dǎo)坐標(biāo)系m相對(duì)東北天地理坐標(biāo)系η的旋轉(zhuǎn)角速度在子慣導(dǎo)坐標(biāo)系s下的投影； 巧為子慣導(dǎo)計(jì)算坐標(biāo)系直轉(zhuǎn)換至東北天地理坐標(biāo)系η的轉(zhuǎn)換矩陣;忍為主慣導(dǎo)比力在子慣導(dǎo) 系的投影;踩為地球自轉(zhuǎn)角速度;萌為東北天地理坐標(biāo)系相對(duì)于地球系的旋轉(zhuǎn)角速度； (8) 濾波結(jié)束后，存儲(chǔ)主慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系到實(shí)際的子慣導(dǎo)載體坐標(biāo)系的相對(duì)姿態(tài)誤差 Φ ax , Φ ay , Φ az ,其中Φ az作為方位女裝差角估計(jì)值； (9) 通過(guò)對(duì)比步驟(2)中測(cè)得的方位安裝誤差角基準(zhǔn)值與步驟(8)中得到的方位安裝誤 差角估計(jì)值，實(shí)現(xiàn)傳遞對(duì)準(zhǔn)定量精度評(píng)估。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于共基座安裝的傳遞對(duì)準(zhǔn)精度定量評(píng)估方法，其特征 在于:所述步驟(7)中的卡爾曼濾波器為非線性濾波器，實(shí)現(xiàn)大方位失準(zhǔn)角傳遞對(duì)準(zhǔn)的精度 評(píng)估。
【文檔編號(hào)】G01C25/00GK105973268SQ201610293287
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】程建華, 陳岱岱, 費(fèi)再慧, 于天琦, 董楠楠, 蔣國(guó)桉, 董銘濤
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)