本发明属于捷联惯性导航技术领域，具体涉及一种惯性捷联系统动态精对准的方法。
背景技术：
实际对准环境中，由于外界干扰对基座产生晃动，导致惯性敏感器件测量输出信号中除了含有地球自转角速度分量外，还包含着载体晃动等角速度信息，使得信号的信噪比降低。所以在惯性坐标系中应用粗对准方法获取的姿态会存在误差，通过陀螺输出而实时计算得到的姿态变换矩阵也存在误差。这些误差的存在使得对准精度降低，并且对准时间延长。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种惯性捷联系统动态精对准的方法，以解决现有对准方法的对准精度低、对准时间长的问题。
本发明采用以下技术方案：一种惯性捷联系统动态精对准的方法，按照以下步骤实施：
步骤一、定义坐标：
1)地心惯性坐标系，即i系：X轴在赤道平面内且指向春分点，Z轴指向地球自转方向，三轴构成右手坐标系；
2)i'系：计算得到的i系，与真实i系之间含有一个误差角φi；
3)定义载体的“右-前-上”坐标系为捷联惯组坐标系，即b系；
4)选取“东-北-天”坐标系为导航坐标系，即n系；
步骤二、计算i系误差角φi：
设t时刻i系的姿态矩阵为i'系姿态矩阵为并计算出i'系相对于i系的姿态误差角为φi；
步骤三、计算姿态变换矩阵即完成动态精对准过程：
通过下式(11)获得姿态矩阵的精确估计，即
式中，t2为精对准结束时刻。
进一步的，步骤二中计算出姿态误差角为φi的具体方法为：
2.1)i系相对于b系的坐标变换矩阵的微分方程为：
式中，为载体的实际转动角速度，
由于陀螺实际的输出角速度中含有陀螺漂移ε，即
2.2)实际计算惯性坐标系i'系相对于载体坐标系b系的变换矩阵的微分方程为：
2.3)根据上述和的微分方程，计算捷联系统惯性坐标系上的姿态角误差微分方程，以迭代更新姿态误差角估计值φi。
进一步的，步骤2.3)的具体方法为：
令
则有
将式(1)代入式(4)，并略去二阶小量，得：
再将式(3)两边对时间求导，求导得到将式中的用(1)式替代，
得：
对上面式(5)和式(6)比较化简，
得：
在上述式(7)两边右乘得到捷联系统惯性坐标系上的姿态角误差方程：
因为陀螺漂移ε包括陀螺常值漂移εb和陀螺量测白噪声假设为高斯白噪声，则
综合式(8)、式(9)两式，得到捷联系统惯性坐标系上的姿态误差角的微分方程：
进一步的，步骤三的具体计算方法为：
3.1)精对准结束时刻，n系相对于i系的坐标变换矩阵为：
其中，λ为t2时刻纬度，L为t2时刻经度，dt为精对准时间，wie表示地球自转角速度；
3.2)i系相对于i'系的坐标变换矩阵为：
33)精对准结束时刻，i系相对于b系的坐标变换矩阵为由粗对准结束时获取的及精对准过程中陀螺输出值求取。
本发明的有益效果是：针对晃动基座的捷联惯导系统给出了一种精对准方法，使用该方法，使捷联惯导系统在行进中即可进行对准，提高了系统的机动性能和对准精度，减少了系统对准时间。
【具体实施方式】
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种惯性捷联系统动态精对准的方法，按照以下步骤实施：
步骤一、定义坐标：
1)地心惯性坐标系(i系)：X轴在赤道平面内且指向春分点，Z轴指向地球自转方向，三轴构成右手坐标系；
2)i'系是计算得到的i系，与真实i系之间含有一个误差角φi；
3)定义载体的“右-前-上”坐标系为捷联惯组坐标系(b系)；
4)选取“东-北-天”坐标系为导航坐标系(n系)；
步骤二、计算i系误差角φi：
其中，φi是i'系与真实i系之间的误差角。
设t时刻i系的姿态矩阵为i'系姿态矩阵为并计算出i'系相对于i系的姿态误差角为φi。t时刻是粗对准结束时刻，精对准开始时刻。
姿态误差角为φi的具体计算方法为：
2.1)i系相对于b系的坐标变换矩阵的微分方程为：
式中，为载体的实际转动角速度，
由于陀螺实际的输出角速度中含有陀螺漂移ε，即
2.2)实际计算惯性坐标系i'系相对于载体坐标系b系的变换矩阵的微分方程为：
2.3)根据上述和的微分方程，计算捷联系统惯性坐标系上的姿态角误差微分方程，以迭代更新姿态误差角估计值φi：
该姿态角误差微分方程具体计算方法为：
令
则有
将式(1)代入式(4)，并略去二阶小量，得：
再将式(3)两边对时间求导，求导得到将式中的用(1)式替代，
得：
对上面式(5)和式(6)比较化简，
得：
在上述式(7)两边右乘得到捷联系统惯性坐标系上的姿态角误差方程：
因为陀螺漂移ε包括陀螺常值漂移εb和陀螺量测白噪声假设为高斯白噪声，则
综合式(8)、式(9)两式，得到捷联系统惯性坐标系上的姿态误差角的微分方程：
步骤三、计算姿态变换矩阵
通过下式(11)获得姿态矩阵的精确估计，即：
式中，t2为精对准结束时刻，
3.1)精对准结束时刻，n系相对于i系的坐标变换矩阵为：
其中，λ为t2时刻纬度，L为t2时刻经度，dt为精对准时间，wie表示地球自转角速度；
3.2)i系相对于i'系的坐标变换矩阵为：
3.3)精对准结束时刻，i系相对于b系的坐标变换矩阵为由粗对准结束时获取的及精对准过程中陀螺输出值求取：是粗对准结束时刻的矩阵，是的微分方程；是陀螺采样数据；通过龙格库塔法或毕卡更新算法均可迭代求出龙格库塔法或毕卡更新算法是微分方程的经典求解算法。
现有的对准方法中，一般精对准都是在静态下进行的，耗时长，此时系统不能做对准以外的事情。而本发明的动态精对准，以惯性坐标系为参考基准，将姿态转换矩阵的计算转化为对i系误差角φi的计算，可以让系统在行进中对准，增加了机动能力。针对晃动基座的捷联惯导系统给出了一种精对准方法，使用该方法，使捷联惯导系统在行进中即可进行对准，提高了系统的机动性能和对准精度，减少了系统对准时间。解决了现有对准方法的对准精度低、对准时间长的问题。