一种惯性捷联系统动态精对准的方法与流程

技术特征：

1.一种惯性捷联系统动态精对准的方法，其特征在于，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

$C_b^n\left(t_2\right)=C_i^n\left(t_2\right)C_{i^{\′}}^i{C}_b^i\left(t_2\right)---\left(11\right),$

式中，t₂为精对准结束时刻。

2.如权利要求1所述的惯性捷联系统动态精对准的方法，其特征在于，所述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：

${\stackrel{\·}{C}}_b^i=C_b^i({\mathrm{\ω}}_{ib}^b\×)---\left(1\right),$

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：

${\stackrel{\·}{C}}_b^{i^{\′}}=C_b^{i^{\′}}({\widehat{\mathrm{\ω}}}_{ib}^b\×)---\left(2\right);$

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。

3.如权利要求2所述的惯性捷联系统动态精对准的方法，其特征在于，所述步骤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：

$\mathrm{\δ}{\stackrel{\·}{C}}_b^i=C_b^i(\mathrm{\ϵ}\×)-({\mathrm{\φ}}^i\×)C_b^i({\mathrm{\ω}}_{ib}^b\×)---\left(5\right),$

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：

${\stackrel{\·}{\mathrm{\φ}}}^i=-C_b^i\mathrm{\ϵ}---\left(8\right),$

因为陀螺漂移ε包括陀螺常值漂移ε^b和陀螺量测白噪声假设为高斯白噪声，则

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\ϵ}={\mathrm{\ϵ}}^b+w_g^b\\ {\stackrel{\·}{\mathrm{\ϵ}}}^b=0\end{array}\right.---\left(9\right),$

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：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{\mathrm{\φ}}}^i=-C_b^i{\mathrm{\ϵ}}^b-C_b^i{w}_g^b\\ {\stackrel{\·}{\mathrm{\ϵ}}}^b=0\end{array}\right.---\left(10\right).$

4.如权利要求1所述的惯性捷联系统动态精对准的方法，其特征在于，所述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：

$C_i^n\left(t_2\right)=\left[\begin{array}{ccc}-\sin (\mathrm{\λ}+w_{ie}*dt)& \cos (\mathrm{\λ}+w_{ie}*dt)& 0\\ -\sin L\cos (\mathrm{\λ}+w_{ie}*dt)& -\sin L\sin (\mathrm{\λ}+w_{ie}*dt)& \cos L\\ -\cos L\cos (\mathrm{\λ}+w_{ie}*dt)& \cos L\sin (\mathrm{\λ}+w_{ie}*dt)& \sin L\end{array}\right];$

其中，λ为t2时刻纬度，L为t2时刻经度，dt为精对准时间，w_ie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。