一种基于近距离地标测距的组合导航方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于组合导航设计技术领域，具体设及到一种基于近距离地标测距的组合 导航方法。
【背景技术】
[0002] 组合导航系统能有效地利用各种传感器信息，提高导航精度，降低了对惯性传感 器的要求，可W有效降低成本。而且，组合导航系统具有较好的容错性和可靠性，因此应用 较为广泛。
[0003] 目前广泛使用的组合导航方式为惯性/卫星组合和惯性/里程计组合，由于卫星 导航系统容易受到欺骗干扰，从而无法满足系统对导航参数的高可靠、高精度的测量要求。 而里程计辅助手段存在受打滑、轮胎气压变化等因素影响的问题。此外，里程计仍是一种相 对位置测量工具，存在无法消除的累积误差。因此有必要寻求一种新的完全自主的、不受任 何外部因素影响的组合导航系统。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的缺陷和技术需求，本发明提供了一种基于近距离地标测距的组合 导航方法，在载体通过具有已知位置信息的地标点时，利用测距设备测量载体与地标点之 间的距离，并建立相应误差模型，W修正惯性导航的误差，实现组合导航。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供一种基于近距离地标测距的组合导航方法，所述方 法包括步骤：
[0006] S1、将捷联惯导系统和两个测距装置安装在载体上，采集捷联惯导系统惯性测量 单元正常工作状态下输出的载体运动信息并进行惯导解算；
[0007] S2、载体行驶至预设地标区域内，采集两个测距装置到地标点的距离W及地标点 的位置信息；
[000引 S3、建立状态方程i=Fx+w，其中，F为状态转移矩阵，W为系统噪声；状态向量
【主权项】
1. 一种基于近距离地标测距的组合导航方法，其特征在于，所述方法包括步骤： 51、 将捷联惯导系统和两个测距装置安装在载体上，采集捷联惯导系统惯性测量单元 正常工作状态下输出的载体运动信息并进行惯导解算； 52、 载体行驶至预设地标区域内，采集两个测距装置到地标点的距离以及地标点的位 置信息； 53、 建立状态方程、= Fx + w，其中，F为状态转移矩阵，w为系统噪声；状态向量
所述xINSSys为惯性导航系统参数误差状态向量，所述X INSSms为加速度计和陀螺 参数误差状态向量； 54、 建立量测方程z = Hx+v， Ztjbsl对应的量测矩阵
Zffl3s2对应的量测矩阵!12=[0 1 0];所述为惯导解算 的姿态矩阵，所述lf、分别为两个测距装置在体坐标系下的投影
R为地球半径；观测量Zcfcl = 为惯导计算的两个测距装置到地标 点距离的平方差，所述所述两个测距装置到地标点测量距离的平方差；观测量 = U -1#，所述I为惯导计算的载体高度，所述为对应地标点的实际高度；ν 为量测噪声； 55、 利用所述状态方程和量测方程，进行卡尔曼滤波，以实时修正惯性导航系统参数误 差和器件参数误差，完成组合导航。
2. 如权利要求1所述的基于近距离地标测距的组合导航方法，其特征在 于，所述步骤S3中，状态向量
惯性导航系统参数误差状态向量
别为导航系下载体位置误差角在X、Y、Z轴三个方向的分量，
分别为导航系下载体速度误差在X、Y、Z轴三个方向的分量，<、<、f分别为导航系下 载体姿态误差角在X、Y、Z轴三个方向的分量，Sh为载体高度误差；xINSSms为加速度计和陀 螺参数误差状态向量，依次包含加速度计零偏误差、加速度计标度因数误差、加速度计失准 角误差、加速度计二次项系数误差和陀螺零偏误差、陀螺标度因数误差、陀螺失准角误差。
3. 如权利要求2所述的基于近距离地标测距的组合导航方法，其特征在于，所述步骤
中，《Ιχ、《?νν、为导航系下位移角速度在X、γ、z三方向的分量，?为导航系 下地球自转角速度在Υ、Ζ方向分量，Rm为子午圈曲率半径，Rn为卯酉圈曲率半径，L为炜度， h为高度，<、ν,ν、<为导航系下的速度在χ、γ、Ζ三方向的分量，/f、/,: ν、乂Λ_分别 为三个加速度计测得的比力在导航系下的值；
i'x、i'y、i' z分别为 惯组坐标系下三个加速度计输出的比力；
i" x、i" y、i" 2分别为惯组坐标 系下三个陀螺仪输出的角速度。
【专利摘要】本发明公开了一种基于近距离地标测距的组合导航方法，方法包括以下步骤：S1、将捷联惯导系统和两个测距装置安装在载体上，采集捷联惯导系统惯性测量单元正常工作状态下输出的载体运动信息以进行惯导解算；S2、载体行驶至预设地标区域内，采集两个测距装置到地标点的距离以及地标点的位置信息；S3、建立状态方程；S4、建立量测方程，将两个测距装置测量距离的平方差作为量测信息；S5、利用状态方程和量测方程，进行卡尔曼滤波，以实时修正惯性导航系统参数误差和器件参数误差，实现组合导航。实施本发明方法可有效避免信号干扰，具备较强的隐蔽性和自主性，且消除了误差累积的问题。
【IPC分类】G01C21-16, G01C21-20
【公开号】CN104864868
【申请号】CN201510288879
【发明人】刘明, 胡华峰, 周海, 李旦, 罗伟, 杨元侠
【申请人】湖北航天技术研究院总体设计所
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月29日