一种捷联惯导系统航向误差快速修正方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105841717A(43)申请公布日2016.08.10(21)申请号201610415834.8(22)申请日2016.06.07(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人李倩吴志洁高伟于飞徐定杰陈思达姜畔郝强范世伟(51)Int.Cl.G01C25/00(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图1页(54)发明名称一种捷联惯导系统航向误差快速修正方法(57)摘要本发明提供的是一种利用外部速度信息对系统航向误差进行测量并修正的方法，适用于水下航行的潜器使用。根据外部辅助测量装置(如多普勒计程仪)获取参考外部速度信息，进一步测得t0和t1两个时刻导航解算坐标系下捷联惯导系统的速度误差，利用两个时刻速度误差得到捷联惯导系统的航向误差，再将捷联惯导系统的航向进行修正。该方法比较常规方法适合于水下潜器使用，并且修正时间缩短。CN105841717ACN105841717A权利要求书1/3页1.一种利用外部速度信息对系统航向误差进行测量并修正的方法，其特征是根据外部辅助测量装置获取参考外部速度信息，进一步测得t0和t1两个时刻导航解算坐标系下捷联惯导系统的速度误差，利用两个时刻速度误差得到捷联惯导系统的航向误差，再将捷联惯导系统的航向进行修正，从而完成系统快速航向修正。2.根据权利要求1所述的航向误差快速修正方法，其特征是包括如下具体步骤：步骤1、捷联惯导系统在进行预热、初始对准后开始进入导航状态，经过一段时间后，当捷联惯导系统具备大于或等于3分钟内匀速直航条件时，航向误差修正开始，此时刻初始时刻记为t0；步骤2、根据外部辅助测量装置(如多普勒计程仪)获取参考外部速度信息。在t0时刻获得载体坐标系上的外部速度信息，记为将其投影到导航解算坐标系下，有：其中，上角标b代表载体坐标系；n表示导航解算坐标系，在这里等价为地理坐标系；为t0时刻多普勒计程仪在导航解算坐标系下的速度信息；是t0时刻载体坐标系到导航解算坐标系的方向余弦矩阵，可由捷联惯导系统给出；步骤3、将步骤2得到的多普勒计程仪在导航解算坐标系下的速度信息与捷联惯导系统解算出的速度信息作差，可得到t0时刻导航解算坐标系下捷联惯导系统的速度误差：n其中，为t0时刻导航解算坐标系下的捷联惯导系统解算出的速度信息，δv(t0)为t0时刻导航解算坐标系下捷联惯导系统的速度误差，即为初始时刻速度误差；步骤4、载体自t0时刻需保持匀速直航(时间大于等于3分钟)至t1时刻，在t1时刻获得载体坐标系上的参考外部速度信息和载体坐标系到导航解算坐标系的方向余弦矩阵得到其中，为t1时刻多普勒计程仪在导航解算坐标系下的速度信息；步骤5、由t1时刻捷联惯导系统解算出的速度信息与步骤4得到的作差，得n到t1时刻导航解算坐标系下捷联惯导系统的速度误差δv(t1)步骤6、根据步骤3和步骤5得到的速度误差可计算出t1时刻捷联惯导系统的航向误差δK(t1)：n其中，分别为δv(t1)在导航解算坐标系x轴、y轴和z轴上的投n影；分别为δv(t0)在导航解算坐标系x轴、y轴和z轴上的投影；G为速度误差航向误差关联矩阵。步骤7、利用步骤6得到航向误差δK(t1)对t1时刻捷联惯导系统输出航向KINS(t1)进行修正，Ktrue(t1)＝KINS(t1)-δK(t1)2CN105841717A权利要求书2/3页完成本次航向修正过程，得到水下潜器t1时刻准确的航向Ktrue(t1)。3.根据权利要求2所述的捷联惯导系统航向误差快速修正方法，其特征是步骤6中，速度误差航向误差关联矩阵G的定义如下：其中，λ是捷联惯导系统在t1时刻解算得到的经度信息，L为捷联惯导系统在t1时刻解算得到的纬度信息。为中间代换矩阵，其中惯性坐标系(i系)到导航解算坐标系的方向余弦矩阵，可表示为这里有，Δt＝(t1-t0)。M为另外一个中间代换矩阵，3CN105841717A权利要求书3/3页其中，其中，和分别为在导航解算坐标系x轴、y轴上的投影；ωx、ωy、ωz和ωabs分别为中间代换变量ω在导航解算坐标系x轴、y轴、z轴三个轴上的投影分量和绝对-5值；Ω＝7.2921158×10弧度/秒，R＝6378393米。和为t1时刻加速度计输出比力矢量在导航解算坐标系x轴、y轴、z轴三个轴上的投影，可以由捷联惯导系统解算得到。4CN105841717A说明书1/6页一种捷联惯导系统航向误差快速修正方法(一)技术领域[0001]本发明涉及的是一种捷联惯导系统的航向误差修正方法，具体涉及一种利用外部速度信息对系统航向误差进行测量并修正的方法，适用于水下航行的潜器。(二)背景技术[0002]捷联惯导系统采用递推解算方式，根据陀螺、加