CN104197959A - 惯性导航系统设计参数获取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种惯性导航系统设计参数获取方法及装置，依据选择指令选择功能模块仿真模型，并将所选择的功能模块仿真模型构建为惯性导航系统仿真模型，为所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型配置仿真参数，之后对所构建的惯导模型进行仿真，通过仿真结果确定惯性导航系统设计参数。通过本申请实施例提供的惯性导航系统设计参数获取方法及装置，设计人员可以实现惯性导航系统的反向设计，使得设计过程灵活度、自由度提高，提高了惯性导航系统的设计效率。

Description

惯性导航系统设计参数获取方法及装置

技术领域

本发明涉及导航技术领域，更具体地说，涉及惯性导航系统的设计参数获取方法及装置。

背景技术

惯性导航系统(简称惯导系统)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯导系统的基本工作原理是，利用惯性传感器(也称惯性器件，包括加速度计、陀螺等)测量得到的基本运行信息(包括加速度、角加速度等)后，经过一系列解算算法，获得载体的其它信息，如质心位置、质心速度、角位置和角速度等。

目前，惯导系统的设计过程，通常是在系统总体指标下达后，从惯导系统的器件选型开始，即先根据惯导系统的重量、尺寸等指标要求，对惯性器件进行选型，在所选惯性器件的基础上，根据惯性器件所能提供的测量精度等级，进行惯导系统的解算算法设计、仿真，经过不断调整算法的参数，从数学仿真上使惯导系统满足精度要求，再通过实验提取实际实验数据，对解算算法进行验证确认。通常情况下，解算算法很难一次设计到位，解算算法参数需要经过不断调整以满足系统精度要求。

而由于惯性器件已经选定，整个系统的设计参数可调整空间不大，从而使得设计参数调整过程的自由度不大，而且，由于没有足够的理论指导依据，惯性器件的选型依据不充分，有时会导致选型结果不可用，需重新选型，使得惯导系统的设计效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种惯性导航系统设计参数获取方法及装置，以提高惯导系统设计效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种惯性导航系统设计参数获取方法，包括：

依据选择指令选择功能模块仿真模型，所选择的功能模块仿真模型包括：惯性器件仿真模型、系统误差仿真模型、随机误差仿真模型、信息合成仿真模型和解算算法仿真模型；

将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接，构成惯性导航系统仿真模型；

为所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型配置仿真参数；

在仿真参数配置完成后，对所述惯性导航系统仿真模型进行仿真，其中，所述信息合成仿真模型用于将由所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型输入的数据进行叠加后输出至所述解算算法仿真模型进行解算；

当所述解算算法模型的输出数据与理想数据之间的误差在所述惯性导航系统的目标误差范围内时，确定为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配的误差量为惯性导航系统设计参数。

上述方法，优选的，为所述解算算法仿真模型配置仿真参数的过程包括：

接收输入的解算算法参数；

将所述解算算法仿真模型中的解算算法参数更新为所接收的解算算法参数。

上述方法，优选的，为所述系统误差仿真模型和所述随机误差仿真模型配置仿真参数的过程包括：

获取所述系统误差仿真模型的误差输出量的第一取值范围和所述随机误差仿真模型的误差输出量的第二取值范围；

依据预设的误差分配方法为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型进行误差量分配；其中，为所述系统误差仿真模型分配的误差量在所述第一取值范围内，为所述随机误差仿真模型分配的误差量在所述第二取值范围内。

上述方法，优选的，对应同一功能模块的不同仿真模型采用统一的输入输出接口定义。

上述方法，优选的，所述将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接包括：

当接收到模型构建指令时，根据所选择的功能模块仿真模型的输入输出关系将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接。

一种惯性导航系统设计参数获取装置，包括：

选择模块，用于依据选择指令选择功能模块仿真模型，所选择的功能模块仿真模型包括：惯性器件仿真模型、系统误差仿真模型、随机误差仿真模型、信息合成仿真模型和解算算法仿真模型；

构建模块，用于将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接，构成惯性导航系统仿真模型；

参数配置模块，用于为所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型配置仿真参数；

仿真模块，用于在仿真参数配置完成后，对所述惯性导航系统仿真模型进行仿真，其中，所述信息合成仿真模型用于将由所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型输入的数据进行叠加后输出至所述解算算法仿真模型进行解算；

设计参数确定模块，用于当所述解算算法输出模型的输出数据与理想数据之间的误差在所述惯性导航系统的目标误差范围内时，确定所述为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配的误差量为惯性导航系统设计参数。

上述装置，优选的，所述参数配置模块包括：

接收单元，用于接收输入的解算算法参数；

更新单元，用于将所述解算算法仿真模型中的解算算法参数更新为所接收的解算算法参数。

上述装置，优选的，所述参数配置模块包括：

获取单元，用于获取所述系统误差仿真模型的误差输出量的第一取值范围和所述随机误差仿真模型的误差输出量的第二取值范围；

分配单元，用于依据预设的误差分配方法为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型进行误差量分配；其中，为所述系统误差仿真模型分配的误差量在所述第一取值范围内，为所述随机误差仿真模型分配的误差量在所述第二取值范围内。

上述装置，优选的，对应同一功能模块的不同仿真模型采样同一的输入输出接口定义。

上述装置，优选的，所述构建模块包括：

构建单元，用于在接收到模型构建指令时，根据所选择的功能模块仿真模型的输入输出关系将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接。

通过以上方案可知，本申请提供的一种惯性导航系统设计参数获取方法及装置，依据选择指令选择功能模块仿真模型，并将所选择的功能模块仿真模型构建为惯性导航系统仿真模型，为所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型配置仿真参数，之后对所构建的惯性导航系统仿真模型进行仿真，通过仿真结果确定惯性导航系统设计参数。

通过本申请实施例提供的惯性导航系统设计参数获取方法及装置，设计人员可以通过仿真确定惯性导航系统设计参数，设计人员可以根据所确定的惯性导航系统设计参数，以及综合考虑系统的重量和尺寸等指标要求，进行惯性器件的选型，然后通过实际实验数据进行解算算法参数的调整和验证确认。可见，与传统的先进行系统器件的选型，再根据所选的系统器件的测量精度等级进行算法设计的惯性导航系统的设计方法不同，通过本申请实施例提供的惯性导航系统设计参数获取方法及装置，设计人员可以实现惯性导航系统的反向设计，即通过理论设计仿真结果指导系统器件的选型，从而使得所选择的系统器件是满足惯性导航系统的系统精度要求的惯性器件，使得设计过程灵活度、自由度提高，从而可以加快惯性导航系统的设计、验证及确认过程，提高了惯性导航系统的设计效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的惯性导航系统设计参数获取方法的一种实现流程图；

图2为本申请实施例提供的惯性导航系统仿真模型的一种结构示意图；

图3为本申请实施例提供的惯性导航系统设计参数获取装置的一种结构示意图；

图4为本申请实施例提供的参数配置模块的一种结构示意图；

图5为本申请实施例提供的参数配置模块的另一种结构示意图；

图6为本申请实施例提供的参数配置模块的又一种结构示意图；

图7为本申请实施例提供的构建模块的一种结构示意图。

说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的惯性导航系统设计参数获取方法的一种实现流程图，可以包括：

步骤S11：依据选择指令选择功能模块仿真模型，所选择的功能模块仿真模型包括：惯性器件仿真模型、系统误差仿真模型、随机误差仿真模型、信息合成仿真模型和解算算法仿真模型；

本申请实施例中，选择指令可以由设计人员触发，例如，可以由设计人员从功能模块仿真模型库中将其需要的功能模型仿真模块拖动至预设区域，以便于构建惯性导航系统仿真模型。

本申请实施例中，功能模块仿真模型库可以包括若干类仿真模型库，可以包括：惯性器件仿真模型库、误差仿真模型库、惯导解算算法仿真模型库；其中，

惯性器件仿真模型库中包括若干惯性器件仿真模型，用于模拟惯性器件的理想测量输出。

惯性器件仿真模型输出的是惯性器件的理想测量输出，需要叠加误差量后才能模拟实际惯性器件的测量输出，因此，本申请实施例提供的功能模块仿真模型库中还可以包括误差仿真模型库。

误差仿真模型库中包括若干误差仿真模型，包括系统误差仿真模型和随机误差仿真模型。

通常惯性器件包括陀螺和加速度计，因此，本申请实施例中，误差仿真模型库中至少包括陀螺误差仿真模型和加速度计误差仿真模型。其中，

陀螺误差仿真模型可以至少包括：陀螺常值漂移仿真模型、标度因数误差仿真模型、安装误差仿真模型和温度误差仿真模型等；

加速度计误差仿真模型可以至少包括：加速度计零偏仿真模型、标度因数误差仿真模型、安装误差仿真模型和温度误差仿真模型等；

其中，安装误差仿真模型属于系统误差仿真模型，陀螺常值漂移仿真模型、加速度计零偏仿真模型、标度因数误差仿真模型、温度误差仿真模型属于随机误差仿真模型；针对每一个惯性器件，设计人员可以根据实际需求选择其中一种或几种误差仿真模型的线性组合构成系统误差仿真模型和随机误差仿真模型。

惯导解算算法仿真模型库中提供常用的惯性导航系统常用的解算算法的仿真模型。如，基于卡尔曼(kalman)滤波算法的解算算法模型、基于粒子滤波算法的解算算法模型、基于Hinf滤波算法的解算算法模型等。

本申请实施例中功能模块仿真模型库中还可以包括：仿真激励模型库；

仿真激励模型库可以提供惯性器件的载体运动激励模型，载体运动激励模型用于向惯性器件提供激励信号，以便惯性器件仿真模型生成与相应载体类型相对应的惯性器件的理想测量输出；所述仿真激励模型库中可以包括：

飞行器类载体运动激励模型，用于提供惯性导航系统载体是飞行器类的载体的运动模拟；

车辆类载体运动激励模型，用于提供惯性导航系统载体是车辆类的载体的运动模拟；

船舶类载体运行激励模型，用于提供惯性导航系统载体是船舶类的载体的运动模拟；

真实试验数据激励模型，将真实试验数据载入后，通过插值、回放等方式，输出载体运动数据。

需要说明的是，惯性器件仿真模型输出与哪种类型的载体相对应的测量输出可以由技术人员进行自行设定，也可以由技术人员选择相应的仿真激励模型，由所选择的仿真激励模型在仿真过程中向惯性器件仿真模型输出激励信号以激励惯性器件仿真模型输出与载体类型相对应的测量输出。

步骤S12：将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接，构成惯性导航系统仿真模型；

在选定功能模块仿真模型后，可以由设计人员手动将所选择的功能模块进行连接以构建惯性导航系统仿真模型。

步骤S13：为所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型配置仿真参数；

为所述系统误差仿真模型和所述随机误差仿真模型配置的仿真参数为误差量输出，即系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分别输出多少误差量。

为所述解算算法仿真模型配置的仿真参数为解算算法参数。

步骤S14：在仿真参数配置完成后，对所述惯性导航系统仿真模型进行仿真，其中，所述信息合成仿真模型用于将由所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型输入的数据进行叠加后输出至所述解算算法仿真模型进行解算；

在具体的惯性导航系统仿真模型中，惯性器件仿真模型可能包括多个惯性器件仿真模型(如可以包括陀螺仿真模型和加速度计仿真模型等)，因此，在仿真过程中，信息合成仿真模型用于将对应于所述多个惯性器件中的第一惯性器件仿真模型的误差量与第一惯性器件的输出量进行叠加，以得到实际第一惯性器件的测量输出的模拟量；将对应于所述多个惯性器件中的第二惯性器件仿真模型的误差量与第二惯性器件的输出量进行叠加，以得到实际第二惯性器件的测量输出的模拟量；同理，如果还有第三惯性器件，则将对应于所述多个惯性器件中的第三惯性器件仿真模型的误差量与第三惯性器件的输出量进行叠加，以得到实际第三惯性器件的测量输出的模拟量；依次类推，直到对所有惯性器件的输出量与相对应的误差量叠加完成。

步骤S15：当所述解算算法模型的输出数据与理想数据之间的误差在所述惯性导航系统的目标误差范围内时，确定为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配的误差量为惯性导航系统设计参数。

本申请实施例中，由于进行了多次仿真，因此，可能出现多次解算算法模型的输出数据与理想数据之间的误差在所述惯性导航系统的目标误差范围内的情况，在这种情况下，惯性导航系统设计参数则会出现多组，此时，可以根据预设规则确定惯性导航系统设计参数。

例如，可以在得到解算算法模型的输出数据与理想数据之间的误差后，从在所述惯性导航系统的目标误差范围内的所有误差中，选择误差满足预设条件的误差，然后随机确定一个误差，并确定与该误差对应的为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配的误差量为惯性导航系统设计参数。也可以确定解算算法模型的输出数据与理想数据之间的误差最小时，为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配的误差量为惯性导航系统设计参数。

本申请实施例提供的惯性导航系统仿真模型的一种结构示意图如图2所示，其中，

陀螺仿真模型和加速度计仿真模型为惯性器件仿真模型；其中，陀螺仿真模型输出的理想的测量输出可以包括：理想角加速度值，和/或，理想角速度，和/或，理想角度值；加速度计仿真模型输出理想的加速度值。

系统误差仿真模型可以包括陀螺安装误差仿真模型和加速度计安装误差仿真模型，随机误差仿真模型包括陀螺随机误差仿真模型和加速度计随机误差仿真模型，其中，陀螺随机误差仿真模型可以包括陀螺常值漂移仿真模型、标度因数误差仿真模型、温度误差仿真模型中的任意一种或任意组合；加速度计随机误差仿真模型可以包括加速度计零偏仿真模型、标度因数误差仿真模型、温度误差仿真模型中的任意一种或任意组合。

信息合成仿真模型，用于将陀螺仿真模型的输出数据，以及与陀螺仿真模型相对应的误差数据进行叠加，以模拟出实际陀螺的测量输出；并将加速度计仿真模型的输出数据，以及与加速度计仿真模型相对应的误差数据进行叠加，以模拟出实际加速度计的测量输出。

解算算法仿真模型用于根据信息合成模块的输出数据进行解算。

其中，设计人员可以对解算算法仿真模型中的解算算法参数进行修改。解算算法可以理解为一些公式表达式，算法也有输入输出，例如，假设某个算法用公式表示为：

out＝a1*a2*input1+b*b*c*input2*input3

其中，out为算法的输出；input1、input2、input3为算法的输入；a1、a2、b和c即为算法的参数。

本申请实施例中，解算算法参数可以事先以变量的形式放置在操作界面上，设计人员在操作界面上修改某个参数的取值后，软件就将该参数值传递到算法公式中，从而实现对解算算法参数的调整过程。

本申请提供的一种惯性导航系统设计参数获取方法，依据选择指令选择功能模块仿真模型，并将所选择的功能模块仿真模型构建为惯性导航系统仿真模型，为所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型配置仿真参数，之后对所构建的惯性导航系统仿真模型进行仿真，通过仿真结果确定惯性导航系统设计参数。

通过本申请实施例提供的惯性导航系统设计参数获取方法，设计人员可以通过仿真确定惯性导航系统设计参数，设计人员可以根据所确定的惯性导航系统设计参数，以及综合考虑系统的重量和尺寸等指标要求，进行惯性器件的选型，然后通过实际实验数据进行解算算法参数的调整和验证确认。可见，与传统的先进行系统器件的选型，再根据所选的系统器件的测量精度等级进行算法设计的惯性导航系统的设计方法不同，通过本申请实施例提供的惯性导航系统设计参数获取方法，设计人员可以实现惯性导航系统的反向设计，即通过理论设计仿真结果指导系统器件的选型，从而使得所选择的系统器件是满足惯性导航系统的系统精度要求的惯性器件，使得设计过程灵活度、自由度提高，从而可以加快惯性导航系统的设计、验证及确认过程，提高了惯性导航系统的设计效率。

也就是说，本申请实施例提供的惯性导航系统设计参数获取方法，通过仿真充分验证惯性器件在各种不同任务下的性能，为惯性器件选型提供了充分的依据，避免了硬件选型无法满足任务性能指标的问题。进而避免传统的设计方法中所选择的惯性器件选型不可用，需重新选型，导致设计效率低的问题。

上述实施例中，优选的，为所述解算算法仿真模型配置仿真参数的过程可以包括：

接收输入的解算算法参数；

将所述解算算法仿真模型中的解算算法参数更新为所接收的解算算法参数。

本申请实施例中，设计人员可以对解算算法仿真模型所仿真的解算算法的参数进行修改，以适应惯性导航系统系统的设计需求。

上述实施例中，优选的，为所述系统误差仿真模型和所述随机误差仿真模型配置仿真参数的过程可以包括：

获取所述系统误差仿真模型的误差输出量的第一取值范围和所述随机误差仿真模型的误差输出量的第二取值范围；

本申请实施例中，系统误差仿真模型的误差输出量的第一取值范围和随机误差仿真模型的误差输出量的第二取值范围可以由设计人员根据惯性导航系统的目标误差量，以及实际惯性器件的加工能力、工作约束条件等确定。

具体可以由设计人员根据上述条件，结合经验确定第一取值范围和第二取值范围。

依据预设的误差分配方法为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型进行误差量分配；其中，为所述系统误差仿真模型分配的误差量在所述第一取值范围内，为所述随机误差仿真模型分配的误差量在所述第二取值范围内；

本申请实施例中，为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配的误差量之和为惯性导航系统的整体误差量要求值。

在为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型进行误差量分配后，将系统误差仿真模型和随机误差仿真模型的输出更新为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型所分配的误差量。

本申请实施例中，误差分配方法如何为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型进行误差量分配不做具体限定，只要能保证为所述系统误差仿真模型分配的误差量在所述第一取值范围内，为所述随机误差仿真模型分配的误差量在所述第二取值范围内即可。

本申请实施例中，可以每为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配一次误差量，对惯性导航系统仿真模型进行一次仿真。

上述实施例中，优选的，当所述误差分配方法执行完成后，所述解算算法模型的输出数据与理想数据之间的误差不在所述惯性导航系统的目标误差范围内时，可以生成提示信息，以提示设计人员更改解算算法参数和/或更新误差分配方法。当设计人员更改解算算法参数时，执行所述接收输入的解算算法参数的步骤，当设计人员更新误差分配方法时，可以依据设计人员触发的更新指令更新误差分配方法以便重新为系统误差仿真模型和随机误差仿真模型进行误差量分配，然后再次迭代进行仿真，并当所述解算算法模型的输出数据与理想数据之间的误差在所述惯性导航系统的目标误差范围内时，确定为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配的误差量为惯性导航系统设计参数。

也就是说，当所述误差分配方法执行完成后，所述解算算法模型的输出数据与理想数据之间的误差不在所述惯性导航系统的目标误差范围内时，设计人员可以调整解算算法参数，更换误差分配方法，从而软件可以基于新的误差分配方法再次迭代进行仿真及仿真结果数据与理想数据之间的误差与所述惯性导航系统的目标误差的比较，直至误差分配方法执行完成后，存在仿真结果数据与理想数据之间的误差在所述惯性导航系统的目标误差内为止。

上述实施例中，优选的，同一功能模块的不同仿真模型可以采用统一的输入输出接口定义。

以惯性器件陀螺为例进行说明。陀螺根据不同的工作原理，包括各种不同的陀螺，如光纤陀螺、机械陀螺等。在建立这些陀螺仿真模型时，可以根据实际陀螺能输出的数据量的个数来确定模型的输出，有的陀螺除了能输出角加速度，还能输出角速度和角度，而有的陀螺可能只能输出两个量，基于此，在建立陀螺仿真模型时，可以建立统一的接口模型，如输入是两个参数，输出是三个参数的模型：

[out1 out2 out3]＝f(input1,input2)

也就是说，对于不同的陀螺，只是模型内部表达式不同而已，如果某种陀螺的输出只有两个参数，则第三个参数就默认为零，实现了不同陀螺的接口的统一。

也就是说，本申请实施例中，对应同一功能模块的不同仿真模型的输出接口数为实际功能模块的最大输出接口数。对于功能模块仿真模型中相对于实际功能模块多出的输出接口的输出默认为零。

同理，对于不同的加速度计仿真模型，也可以采用统一的输入输出接口定义。

上述实施例中，优选的，所述将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接可以包括：

当接收到模型构建指令时，根据所选择的功能模块的仿真模型的输入输出关系将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接。

本申请实施例中，功能模块的仿真模型的输入输出关系可以由设计人员在选择功能模块的仿真模型后，对所选择的功能模块仿真模型的输入输出接口进行定义，例如，可以将第一功能模块仿真模型的第一输出接口和第二功能模块仿真模型的第一输入接口定义为相同的名称，从而在接收到设计人员触发的模型构建指令后，可以自动将第一功能模块仿真模型的第一输出接口和第二功能模块仿真模型的第一输入接口相连接，而不再需要设计人员手动连接各个功能模块仿真模型。

上述实施例中，优选的，所述系统误差仿真模型包括至少一类系统误差仿真模型。

不同的惯性器件存在不同的系统误差，即使是同一惯性器件也可能存在多种不同的系统误差，因此，本申请实施例中，系统误差仿真模型包括至少一类系统误差仿真模型。

上述实施例中，优选的，所述随机误差仿真模型包括至少一类随机误差仿真模型。

不同的惯性器件存在不同的随机误差，即使是同一惯性器件也可能存在多种不同的随机误差，因此，本申请实施例中，随机误差仿真模型包括至少一类随机误差仿真模型。

上述实施例中，优选的，在确定惯性导航系统设计参数后，还可以将惯性导航系统仿真模型中的各个功能模块仿真模型保存至功能模块仿真模型库，从而可以为下一个惯性导航系统的设计提供更为精确的模型选择依据。

上述实施例中，优选的，当所述功能模块仿真模型库中不存在所需要的功能模块仿真模型时，可以依据用户指令建立功能模块仿真模型。也就是说，本申请实施例中，当功能模块仿真模型库中不存在所需要的功能模块仿真模型时，用户可以自定义功能模块仿真模型。

与方法实施例相对应，本申请实施例还提供一种惯性导航系统设计参数获取装置，本申请实施例提供的惯性导航系统设计参数获取装置的一种结构示意图如图3所示，可以包括：

选择模块31，构建模块32，参数配置模块33，仿真模块34和设计参数确定模块35；其中，

选择模块31用于依据选择指令选择功能模块仿真模型，所选择的功能模块仿真模型包括：惯性器件仿真模型、系统误差仿真模型、随机误差仿真模型、信息合成仿真模型和解算算法仿真模型；

本申请实施例中，选择指令可以由设计人员触发。例如，可以由设计人员从功能模块仿真模型库中将其需要的功能模块仿真模型拖动至预设区域，以便于构建惯性导航系统仿真模型。

构建模块32用于将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接，构成惯性导航系统仿真模型；

构建模块32可以依据设计人员的连线指令连接相应的功能模块仿真模型。即构建模块32可以在设计人员手动在相应的功能模块仿真模型进行连线操作时，依据连线轨迹构建惯性导航系统仿真模型。

参数配置模块33用于为所述系统误差仿真模型、所述随机误差放着模型和所述解算算法仿真模型配置仿真参数。

为所述系统误差仿真模型和所述随机误差仿真模型配置的仿真参数为误差量输出，即系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分别输出多少误差量。

为所述解算算法仿真模型配置的仿真参数为解算算法参数。

仿真模块34用于在仿真参数配置完成后，通过所述惯性导航系统仿真模型进行仿真，其中，所述信息合成仿真模型用于将由所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型输入的数据进行叠加后输出至所述解算算法仿真模型进行解算；

在具体的惯性导航系统仿真模型中，惯性器件仿真模型可能包括多个惯性器件仿真模型(如可以包括陀螺仿真模型和加速度计仿真模型等)，因此，在仿真过程中，信息合成仿真模型用于将对应于所述多个惯性器件中的第一惯性器件仿真模型的误差量与第一惯性器件的输出量进行叠加，以得到实际第一惯性器件的测量输出的模拟量；将对应于所述多个惯性器件中的第二惯性器件仿真模型的误差量与第二惯性器件的输出量进行叠加，以得到实际第二惯性器件的测量输出的模拟量；同理，如果还有第三惯性器件，则将对应于所述多个惯性器件中的第三惯性器件仿真模型的误差量与第三惯性器件的输出量进行叠加，以得到实际第三惯性器件的测量输出的模拟量；依次类推，直到对所有惯性器件的输出量与相对应的误差量叠加完成。

设计参数确定模块35用于当所述解算算法输出模型的输出数据与理想数据之间的误差在所述惯性导航系统的目标误差范围内时，确定所述为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配的误差量为惯性导航系统设计参数。

本申请实施例中，由于进行了多次仿真，因此，可能出现多次解算算法模型的输出数据与理想数据之间的误差在所述惯性导航系统的目标误差范围内的情况，在这种情况下，惯性导航系统设计参数则会出现多组，此时，可以根据预设规则确定惯性导航系统设计参数。

例如，可以在得到解算算法模型的输出数据与理想数据之间的误差后，从在所述惯性导航系统的目标误差范围内的所有误差中，选择误差满足预设条件的误差，然后随机确定一个误差，并确定与该误差对应的为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配的误差量为惯性导航系统设计参数。也可以确定解算算法模型的输出数据与理想数据之间的误差最小时，为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配的误差量为惯性导航系统设计参数。

本申请提供的一种惯性导航系统设计参数获取装置，依据选择指令选择功能模块仿真模型，并将所选择的功能模块仿真模型构建为惯性导航系统仿真模型，为所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型配置仿真参数，之后对所构建的惯性导航系统仿真模型进行仿真，通过仿真结果确定惯性导航系统设计参数。

通过本申请实施例提供的惯性导航系统设计参数获取装置，设计人员可以通过仿真确定惯性导航系统设计参数，设计人员可以根据所确定的惯性导航系统设计参数，以及综合考虑系统的重量和尺寸等指标要求，进行惯性器件的选型，然后通过实际实验数据进行解算算法参数的调整和验证确认。可见，与传统的先进行系统器件的选型，再根据所选的系统器件的测量精度等级进行算法设计的惯性导航系统的设计思想不同，通过本申请实施例提供的惯性导航系统设计参数获取装置，设计人员可以实现惯性导航系统的反向设计，即通过理论设计仿真结果指导系统器件的选型，从而使得所选择的系统器件是满足惯性导航系统的系统精度要求的惯性器件，使得设计过程灵活度、自由度提高，从而可以加快惯性导航系统的设计、验证及确认过程，提高了惯性导航系统的设计效率。

上述实施例中，优选的，参数配置模块33的一种结构示意图如图4所示，可以包括：

接收单元41，用于接收输入的解算算法参数；

更新单元42，用于将所述解算算法仿真模型中的解算算法参数更新为所接收的解算算法参数；

本申请实施例中，设计人员可以对解算算法仿真模型所仿真的解算算法的参数进行修改，以适应惯性导航系统的设计需求。

上述实施例中，优选的，参数配置模块33的另一种结构示意图如图5所示，可以包括：

获取单元51，用于获取所述系统误差仿真模型的误差输出量的第一取值范围和所述随机误差仿真模型的误差输出量的第二取值范围；

本申请实施例中，系统误差仿真模型的误差输出量的第一取值范围和随机误差仿真模型的误差输出量的第二取值范围可以由设计人员根据惯性导航系统的目标误差量，以及实际惯性器件的加工能力、工作约束条件等确定。

具体可以由设计人员根据上述条件，结合经验确定第一取值范围和第二取值范围。

分配单元52，用于依据预设的误差分配方法为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型进行误差量分配；其中，为所述系统误差仿真模型分配的误差量在所述第一取值范围内，为所述随机误差仿真模型分配的误差量在所述第二取值范围内；

本申请实施例中，为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配的误差量之和为惯性导航系统的整体误差量要求值。

在为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型进行误差量分配后，将系统误差仿真模型和随机误差仿真模型的输出更新为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型所分配的误差量。

本申请实施例中，误差分配方法如何为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型进行误差量分配不做具体限定，只要能保证为所述系统误差仿真模型分配的误差量在所述第一取值范围内，为所述随机误差仿真模型分配的误差量在所述第二取值范围内即可。

本申请实施例中，可以每为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配一次误差量，对惯性导航系统仿真模型进行一次仿真。

上述实施例中，优选的，参数配置模块33的又一种结构示意图如图6所示，可以包括：

接收单元61，用于接收输入的解算算法参数；

更新单元62，用于将所述解算算法仿真模型中的解算算法参数更新为所接收的解算算法参数；

获取模单元63，用于获取所述系统误差仿真模型的误差输出量的第一取值范围和所述随机误差仿真模型的误差输出量的第二取值范围；

分配单元64，用于依据预设的误差分配方法为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型进行误差量分配；其中，为所述系统误差仿真模型分配的误差量在所述第一取值范围内，为所述随机误差仿真模型分配的误差量在所述第二取值范围内。

上述实施例中，优选的，当设计参数确定模块35确定所述解算算法模型的输出数据与理想数据之间的误差不在所述惯性导航系统的目标误差范围内时，还可以生成提示信息，以提示设计人员更改解算算法参数和/或更新误差分配方法。

上述实施例中，优选的，对应同一功能模块的不同仿真模型可以采用统一的输入输出接口定义。

本申请实施例中，对应同一功能模块的不同仿真模型的输出接口数为实际功能模块的最大输出接口数。对于功能模块仿真模型中相对于实际功能模块多出的输出接口的输出默认为零。

上述实施例中，优选的，所述构建模块32的一种结构示意图如图7所示，可以包括：

构建单元71，用于在接收到模型构建指令时，根据所选择的功能模块仿真模型的输入输出关系将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接。

本申请实施例中，功能模块的仿真模型的输入输出关系可以由设计人员在选择功能模块的仿真模型后，对所选择的功能模块仿真模型的输入输出接口进行定义，例如，可以将第一功能模块仿真模型的第一输出接口和第二功能模块仿真模型的第一输入接口定义为相同的名称，从而在接收到设计人员触发的模型构建指令后，可以自动将第一功能模块仿真模型的第一输出接口和第二功能模块仿真模型的第一输入接口相连接，而不再需要设计人员手动连接各个功能模块仿真模型。

上述实施例中，优选的，所述系统误差仿真模型包括至少一类系统误差仿真模型。

不同的惯性器件存在不同的系统误差，即使是同一惯性器件也可能存在多种不同的系统误差，因此，本申请实施例中，系统误差仿真模型包括至少一类系统误差仿真模型。

上述实施例中，优选的，所述随机误差仿真模型包括至少一类随机误差仿真模型。

不同的惯性器件存在不同的随机误差，即使是同一惯性器件也可能存在多种不同的随机误差，因此，本申请实施例中，随机误差仿真模型包括至少一类随机误差仿真模型。

上述实施例中，优选的，还可以包括存储模块，用于在确定惯性导航系统设计参数后，将惯性导航系统仿真模型中的各个功能模块仿真模型保存至功能模块仿真模型库，从而可以为下一个惯性导航系统的设计提供更为精确的模型选择依据。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种惯性导航系统设计参数获取方法，其特征在于，包括：

依据选择指令选择功能模块仿真模型，所选择的功能模块仿真模型包括：惯性器件仿真模型、系统误差仿真模型、随机误差仿真模型、信息合成仿真模型和解算算法仿真模型；

将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接，构成惯性导航系统仿真模型；

为所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型配置仿真参数；

在仿真参数配置完成后，对所述惯性导航系统仿真模型进行仿真，其中，所述信息合成仿真模型用于将由所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型输入的数据进行叠加后输出至所述解算算法仿真模型进行解算；

当所述解算算法模型的输出数据与理想数据之间的误差在所述惯性导航系统的目标误差范围内时，确定为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配的误差量为惯性导航系统设计参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为所述解算算法仿真模型配置仿真参数的过程包括：

接收输入的解算算法参数；

将所述解算算法仿真模型中的解算算法参数更新为所接收的解算算法参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为所述系统误差仿真模型和所述随机误差仿真模型配置仿真参数的过程包括：

获取所述系统误差仿真模型的误差输出量的第一取值范围和所述随机误差仿真模型的误差输出量的第二取值范围；

依据预设的误差分配方法为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型进行误差量分配；其中，为所述系统误差仿真模型分配的误差量在所述第一取值范围内，为所述随机误差仿真模型分配的误差量在所述第二取值范围内。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对应同一功能模块的不同仿真模型采用统一的输入输出接口定义。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接包括：

当接收到模型构建指令时，根据所选择的功能模块仿真模型的输入输出关系将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接。

6.一种惯性导航系统设计参数获取装置，其特征在于，包括：

选择模块，用于依据选择指令选择功能模块仿真模型，所选择的功能模块仿真模型包括：惯性器件仿真模型、系统误差仿真模型、随机误差仿真模型、信息合成仿真模型和解算算法仿真模型；

构建模块，用于将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接，构成惯性导航系统仿真模型；

参数配置模块，用于为所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型配置仿真参数；

仿真模块，用于在仿真参数配置完成后，对所述惯性导航系统仿真模型进行仿真，其中，所述信息合成仿真模型用于将由所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型输入的数据进行叠加后输出至所述解算算法仿真模型进行解算；

设计参数确定模块，用于当所述解算算法输出模型的输出数据与理想数据之间的误差在所述惯性导航系统的目标误差范围内时，确定所述为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型分配的误差量为惯性导航系统设计参数。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述参数配置模块包括：

接收单元，用于接收输入的解算算法参数；

更新单元，用于将所述解算算法仿真模型中的解算算法参数更新为所接收的解算算法参数。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述参数配置模块包括：

获取单元，用于获取所述系统误差仿真模型的误差输出量的第一取值范围和所述随机误差仿真模型的误差输出量的第二取值范围；

分配单元，用于依据预设的误差分配方法为所述系统误差仿真模型和随机误差仿真模型进行误差量分配；其中，为所述系统误差仿真模型分配的误差量在所述第一取值范围内，为所述随机误差仿真模型分配的误差量在所述第二取值范围内。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，对应同一功能模块的不同仿真模型采样同一的输入输出接口定义。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述构建模块包括：

构建单元，用于在接收到模型构建指令时，根据所选择的功能模块仿真模型的输入输出关系将所述惯性器件仿真模型、所述系统误差仿真模型、所述随机误差仿真模型和所述解算算法仿真模型分别与所述信息合成仿真模型相连接。