一种GNSS和MIMU组合导航中微陀螺g敏感性误差补偿方法
【专利摘要】本发明公开了一种GNSS和MIMU组合导航中微陀螺g敏感性误差补偿方法，其步骤为：（1）建立微陀螺的g敏感性误差方程；（2）建立含g敏感性误差的GNSS/MIMU组合导航系统方程；（3）采用非线性全局可观性分析方法，对含g敏感性误差的GNSS/MIMU组合导航系统进行全局可观性分析，设计该组合系统全局可观的运动路径；（4）依据步骤（1）中得到的微陀螺的g敏感性误差方程，构建相应的卡尔曼滤波器，并按照步骤（3）得到的运动路径运动，实现微陀螺g敏感性误差的补偿。本发明具有原理简单、操作简便、适用范围广等优点。
【专利说明】一种GNSS和MIMU组合导航中微陀螺g敏感性误差补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及到组合导航【技术领域】，特指一种适用于高动态条件下GNSS/MMU组合导航中微陀螺的g敏感性误差误差补偿方法。
【背景技术】
[0002]微惯性测量单元(MMU)与卫星接收机构成的组合导航系统具有体积小、成本低等优势，应用潜力巨大，成为当前导航领域的一个研究热点。MIMU 一般精度较差，尤其是其中的微机械陀螺，多数还处于角速率级的水平。当前多数微机械陀螺都属于哥氏振动陀螺，振动或线加速运动对其性能影响很大。g敏感性(g-sensitivity)误差系数是微陀螺重要的性能参数之一，它表征了载体线加速运动所引起的微陀螺性能恶化程度。
[0003]目前，市场上微机械陀螺的g误差系数标定的典型值为0.1° /s/g左右，例如美国Melexis公司的MLX90609和Silicon Sensing公司的CRG20-01，这意味着Ig加速度的变化将引起360° /h的零偏变化，在更高动态的应用场合中，微机械陀螺的性能会变得很差甚至不可用。因此高动态下微陀螺g敏感性误差对MIMU/GNSS组合导航性能的影响，是一个值得关注的问题。
[0004]总而言之，目前的MEMS精度较低，动态性能较差，难以适应高动态条件下的导航需求，尤其是其表现出显著地g敏感性误差，极大地制约了 MEMS的应用，因此需要对高动态条件下微陀螺g敏感性误差分析与补偿技术进行研究。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、操作简便、适用范围广的GNSS和MIMU组合导航中微陀螺g敏感性误差补偿方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
[0007]一种GNSS和MIMU组合导航中微陀螺g敏感性误差补偿方法，其步骤为:
[0008]( I)建立微陀螺的g敏感性误差方程:
[0009]Gtj=Ggfb
[0010]式中，G。表示微陀螺的g敏感性误差，Gg表示g敏感性误差的系数矩阵，fb表示加速度计测得的比力信息；
[0011](2)建立含g敏感性误差的GNSS/MMU组合导航系统方程；
[0012](3)采用非线性全局可观性分析方法，对含g敏感性误差的GNSS/MMU组合导航系统进行全局可观性分析，设计该组合系统全局可观的运动路径；
[0013](4)依据步骤(I)中得到的微陀螺的g敏感性误差方程，构建相应的卡尔曼滤波器，并按照步骤(3)得到的运动路径运动，实现微陀螺g敏感性误差的补偿。
[0014]作为本发明的进一步改进:在所述步骤(2)中，选取GNSS/MMU组合系统的状态为位置、速度、姿态、陀螺零偏、加速度计零偏和g敏感性误差系数，则系统状态方程为:
【权利要求】
1.一种GNSS和MIMU组合导航中微陀螺g敏感性误差补偿方法，其特征在于，步骤为: (1)建立微陀螺的g敏感性误差方程: G0=Ggfb 式中，G。表示微陀螺的g敏感性误差，Gg表示g敏感性误差的系数矩阵，fb表示加速度计测得的比力信息； (2)建立含g敏感性误差的GNSS/MMU组合导航系统方程； (3)采用非线性全局可观性分析方法，对含g敏感性误差的GNSS/MIMU组合导航系统进行全局可观性分析，设计该组合系统全局可观的运动路径； (4)依据步骤(1)中得到的微陀螺的g敏感性误差方程，构建相应的卡尔曼滤波器，并按照步骤(3)得到的运动路径运动，实现微陀螺g敏感性误差的补偿。
2.根据权利要求1所述的GNSS和MIMU组合导航中微陀螺g敏感性误差补偿方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，选取GNSS/MIMU组合系统的状态为位置、速度、姿态、陀螺零偏、加速度计零偏和g敏感性误差系数，则系统状态方程为:
3.根据权利要求2所述的GNSS和MMU组合导航中微陀螺g敏感性误差补偿方法，其特征在于，经步骤(3)的全局可观性分析后，对于含g敏感性误差的组合导航系统，以位置和速度为观测量，若载体的运动满足以下两个条件，则系统是全局可观的: (a)存在一个直线段(?=O，在这个直线段上存在两个时刻h Φ t2，使比力导数r (6)和r K)线性不相关； (b)存在两个直线运动段，且在这两个路段中存在三个不同时刻t1、t2与t3，使得R (A) =R (A, B) =3或存在直线运动段，使得在此路段中各分量都存在不为零的时刻。
4.根据权利要求1或2或3所述的GNSS和MIMU组合导航中微陀螺g敏感性误差补偿方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波器的状态方程为:
【文档编号】G01C25/00GK103954298SQ201410158231
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】胡小平, 何晓峰, 范晨, 罗兵, 唐康华, 江明明, 王安成, 李涛, 练军想, 张礼廉 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学