CN107179084A - Gnss兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法 - Google Patents
Gnss兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107179084A CN107179084A CN201710501159.5A CN201710501159A CN107179084A CN 107179084 A CN107179084 A CN 107179084A CN 201710501159 A CN201710501159 A CN 201710501159A CN 107179084 A CN107179084 A CN 107179084A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mrow
- msub
- mtd
- mover
- msup
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/24—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for cosmonautical navigation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
- G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
- G01C21/165—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/42—Determining position
- G01S19/45—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement
- G01S19/47—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement the supplementary measurement being an inertial measurement, e.g. tightly coupled inertial
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Navigation (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
Abstract
本发明公开了一种GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法,包括如下步骤:步骤1,基于伪距观测误差估计三轴位置误差;步骤2,基于三轴位置误差估计位置/速度修正量;步骤3,基于速度误差修正量和PI滤波估计加表漂移;步骤4,基于位置/速度误差修正量和加表漂移进行轨道积分推算。本发明基于GNSS兼容机伪距估计位置/速度修正量,基于速度修正量和PI滤波估计加表漂移,该GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计算法简单,易于工程应用。
Description
技术领域
本发明涉及空间飞行器组合导航技术领域,具体是一种GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法,用于空间飞行器自主导航。
背景技术
现有的空间飞行器一般直接基于GNSS兼容机输出的位置/速度与加表进行组合导航,飞行器上轨道推算输出的位置/速度与GNSS兼容机输出位置/速度的作差获得位置/速度误差,可以直接用于修正组合导航位置/速度误差。
高轨GNSS兼容机接收地球另一侧的导航星信号,这些导航星信号较弱,可探测的导航星数有限;空间站下方对接的卫星受空间站遮挡影响,收到的导航星数有限。探测的导航星数较少时,不能直接定位,只能输出少数星的伪距,飞行器需要基于伪距进行组合导航。
基于GNSS兼容机输出的伪距与加表组合导航,伪距误差与位置/速度误差存在非线性关系,一般采用卡尔曼滤波进行组合导航,位置/速度估计共6维,计算量较大,如进行加表漂移估计,维数增加至9维,计算量更大。如何根据伪距误差估计位置/速度误差,并基于位置/速度误差直接修正组合导航位置/速度误差,减小计算量,易于工程应用。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足,提供了一种GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法,该方法基于GNSS兼容机伪距估计位置/速度修正量,基于速度修正量和PI滤波估计加表漂移,该GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计算法简单,易于工程应用。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法,包括如下步骤:
步骤1,基于伪距观测误差估计三轴位置误差:
-计算伪距观测误差;
-估计三轴位置误差;
步骤2,基于三轴位置误差估计位置/速度修正量:
-位置误差修正量估计;
-速度误差修正量估计;
步骤3,基于速度误差修正量和PI滤波估计加表漂移:
步骤4,基于位置/速度误差修正量和加表漂移轨道推算:
所述步骤1具体包括如下步骤:
步骤1.1,计算伪距观测误差:
根据推算的卫星位置(x,y,z)和第i颗GNSS卫星位置,求得伪距估计值ρi′:
其中:(xi,yi,zi)表示第i颗GNSS卫星在J2000系位置和速度。
Δρi=ρi′-ρi=|r′sni|-|rsni|
Δρi为伪距观测误差,ρi为GNSS兼容机输出的卫星相对第i颗GNSS卫星的伪距测量值。
步骤1.2,估计三轴位置误差:
由图1得卫星位置误差方程如下:
drsi=r′si-rsi
其中:r′si为推算的卫星位置,rsi为卫星真实位置。
星地矢量与星星矢量夹角:
其中:r′si为推算的J2000惯性系卫星位置相对地心位置矢量,r′sni为推算的J2000惯性系卫星位置相对GNSS导航星位置矢量。
推算卫星位置误差矢量,如果|αi|≤α0或|π-αi|≤α0:
drsi=0
否则:
令:
drsi=[dxsi dysi dzsi]T
对于n颗导航星基于伪距求卫星推算误差如下:
求得在J2000惯性系位置误差:
Δri=[dxs dys dzs]T
在惯导积分过程中逐步增加位置/速度误差修正量Δri,k,可以确保误差修正的平稳性。
所述步骤2具体包括如下步骤:
步骤2.1,位置误差修正量估计:
在惯导解算过程对位置和速度误差修正量进行积分,为防止积分饱和,需要对积分进行限幅,实际工程应用中可以对位置误差Δri,k进行限幅,设对Δri,k限幅后位置/速度误差为
基于GNSS兼容机伪距求得的限幅后位置误差估计位置误差修正量dri,k如下:
其中:
kp,r为位置/速度误差修正量估计比例系数,kp,r为3×3对角阵,可以独立估计位置/速度误差修正量。
令:
dri,k=[dxi,k dyi,k dzi,k]T
三轴独立估计位置误差修正量形式如下:
其中:
kp,rx、kp,ry、kp,rz为三轴位置误差修正量估计比例系数。
步骤2.2,速度误差修正量估计:
考虑到位置误差也反映速度误差,基于位置误差修正量dri,k估计速度误差修正量。
由位置误差修正量dri,k估计速度误差修正量dvi,k,为防积分饱和也需要对dri,k限幅,设对dri,k限幅后的位置误差修正量为得速度误差修正量dvi,k如下:
其中:
kp,v为速度误差修正量估计比例系数,kp,v为3×3对角阵,可以独立估计速度误差修正量。
令;
dvi,k=[dvxi,k dvyi,k dvzi,k]T
三轴独立估计速度误差修正量形式如下:
其中:
kp,vx、kp,vy、kp,vz为三轴速度误差修正量估计比例系数。
所述步骤3具体包括如下步骤:
将速度误差修正量dvi,k转换到加表坐标系:
dva,k=Aai·dvi,k
其中:
Aai为J2000惯性系到加表坐标系的姿态转换矩阵。
由速度误差修正量dva,k估计加表漂移,为防积分饱和也需要对dva,k限幅,设对dva,k限幅后的位置误差修正量为基于PI滤波估计加表加速度漂移算法如下:
其中:
daa,k为第k步估计的加表漂移,kp,a为PI滤波估计比例系数,ki,a为PI滤波估计积分系数,kp,a、ki,a为3×3对角阵,可以独立估计加速度漂移。
令:
daa,k=[daxa,k daya,k daza,k]T
三轴独立估计加速度漂移形式如下:
其中:
kp,ax、kp,ay、kp,az为三轴加速度漂移估计比例系数,ki,ax、ki,ay、ki,az为三轴加速度漂移估计积分系数。
所述步骤4具体包括如下步骤:
设加表坐标系到J2000惯性系的姿态转换矩阵为Aia,求得J2000惯性系下卫星非惯性加速度fi如下:
fi=Aia·(fs-dfs)
其中:
fs为加表测得的比力,dfs为加表漂移估计值。
令:
fi=[fx fy fz]T
考虑J2项摄动的影响,在J2000惯性系卫星的运动方程可以表示为:
其中,fx、fy、fz为加表测得的比力扣除漂移转换到J2000惯性系的三轴分量。
令:
ai=[ax ay az]T
在J2000惯性系扣除位置/速度误差修正量,应用简化积分算法进行惯导解算如下:
vi,k=vi,k-1+[ai,k-1+(ai,k-ai,k-1)/2]·T-dvi,k-1
ri,k=ri,k-1+[vi,k-1+(vi,k-vi,k-1)/2]·T-dri,k-1
其中:
ai,k-1为第k-1步扣除加表漂移的加速度。
ai,k为第k步扣除加表漂移的加速度。
dvi,k-1为第k-1步估计的速度误差修正量。
vi,k-1为第k-1步扣除速度误差修正量的速度。
vi,k为第k步扣除速度误差修正量的速度。
dri,k-1为第k-1步估计的位置误差修正量。
ri,k-1为第k-1步扣除位置误差修正量的位置。
ri,k为第k步扣除位置误差修正量的位置。
T为导航周期。
本发明提供的GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法,与现有技术相比,具有以下优点和有益效果:
1、基于伪距观测误差估计三轴位置误差;
2、基于三轴位置误差估计位置/速度误差修正量;
3、基于速度误差修正量和PI滤波估计加表漂移;
4、组合导航算法简单,易于工程应用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本发明导航星和卫星相对位置关系示意图;
图2是本发明组合导航过程。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
请同时参阅图1至图2。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法,包括如下步骤:
步骤1,基于伪距观测误差估计三轴位置误差:
-计算伪距观测误差;
-估计三轴位置误差;
步骤2,基于三轴位置误差估计位置/速度修正量:
-位置误差修正量估计;
-速度误差修正量估计;
步骤3,基于速度误差修正量和PI滤波估计加表漂移;
步骤4,基于位置/速度误差修正量和加表漂移轨道推算。
所述步骤1具体包括如下步骤:
步骤1.1,计算伪距观测误差:
根据推算的卫星位置(x,y,z)和第i颗GNSS卫星位置,求得伪距估计值ρi′:
其中:(xi,yi,zi)表示第i颗GNSS卫星在J2000系位置和速度。
Δρi=ρi′-ρi=|r′sni|-|rsni|
Δρi为伪距观测误差,ρi为GNSS兼容机输出的卫星相对第i颗GNSS卫星的伪距测量值。
步骤1.2,估计三轴位置误差:
由图1得卫星位置误差方程如下:
drsi=r′si-rsi
其中:r′si为推算的卫星位置,rsi为卫星真实位置。
星地矢量与星星矢量夹角:
其中:r′si为推算的J2000惯性系卫星位置相对地心位置矢量,r′sni为推算的J2000惯性系卫星位置相对GNSS导航星位置矢量。
推算卫星位置误差矢量,如果|αi|≤α0或|π-αi|≤α0:
drsi=0
否则:
令:
drsi=[dxsi dysi dzsi]T
对于n颗导航星基于伪距求卫星推算误差如下:
求得在J2000惯性系位置误差:
Δri=[dxs dys dzs]T
在惯导积分过程中逐步增加位置/速度误差修正量Δri,k,可以确保误差修正的平稳性。
所述步骤2具体包括如下步骤:
步骤2.1,位置误差修正量估计:
在惯导解算过程对位置和速度误差修正量进行积分,为防止积分饱和,需要对积分进行限幅,实际工程应用中可以对位置误差Δri,k进行限幅,设对Δri,k限幅后位置/速度误差为
基于GNSS兼容机伪距求得的限幅后位置误差估计位置误差修正量dri,k如下:
其中:
kp,r为位置/速度误差修正量估计比例系数,kp,r为3×3对角阵,可以独立估计位置/速度误差修正量。
令:
dri,k=[dxi,k dyi,k dzi,k]T
三轴独立估计位置误差修正量形式如下:
其中:
kp,rx、kp,ry、kp,rz为三轴位置误差修正量估计比例系数。
步骤2.2,速度误差修正量估计:
考虑到位置误差也反映速度误差,基于位置误差修正量dri,k估计速度误差修正量。
由位置误差修正量dri,k估计速度误差修正量dvi,k,为防积分饱和也需要对dri,k限幅,设对dri,k限幅后的位置误差修正量为得速度误差修正量dvi,k如下:
其中:
kp,v为速度误差修正量估计比例系数,kp,v为3×3对角阵,可以独立估计速度误差修正量。
令;
dvi,k=[dvxi,k dvyi,k dvzi,k]T
三轴独立估计速度误差修正量形式如下:
其中:
kp,vx、kp,vy、kp,vz为三轴速度误差修正量估计比例系数。
所述步骤3具体包括如下步骤:
将速度误差修正量dvi,k转换到加表坐标系:
dva,k=Aai·dvi,k
其中:
Aai为J2000惯性系到加表坐标系的姿态转换矩阵。
由速度误差修正量dva,k估计加表漂移,为防积分饱和也需要对dva,k限幅,设对dva,k限幅后的位置误差修正量为基于PI滤波估计加表加速度漂移算法如下:
其中:
daa,k为第k步估计的加表漂移,kp,a为PI滤波估计比例系数,ki,a为PI滤波估计积分系数,kp,a、ki,a为3×3对角阵,可以独立估计加速度漂移。
令:
daa,k=[daxa,k daya,k daza,k]T
三轴独立估计加速度漂移形式如下:
其中:
kp,ax、kp,ay、kp,az为三轴加速度漂移估计比例系数,ki,ax、ki,ay、ki,az为三轴加速度漂移估计积分系数。
所述步骤4具体包括如下步骤:
设加表坐标系到J2000惯性系的姿态转换矩阵为Aia,求得J2000惯性系下卫星非惯性加速度fi如下:
fi=Aia·(fs-dfs)
其中:
fs为加表测得的比力,dfs为加表漂移估计值。
令:
fi=[fx fy fz]T
考虑J2项摄动的影响,在J2000惯性系卫星的运动方程可以表示为:
其中,fx、fy、fz为加表测得的比力扣除漂移转换到J2000惯性系的三轴分量。
令:
ai=[ax ay az]T
在J2000惯性系扣除位置/速度误差修正量,应用简化积分算法进行惯导解算如下:
vi,k=vi,k-1+[ai,k-1+(ai,k-ai,k-1)/2]·T-dvi,k-1
ri,k=ri,k-1+[vi,k-1+(vi,k-vi,k-1)/2]·T-dri,k-1
其中:
ai,k-1为第k-1步扣除加表漂移的加速度。
ai,k为第k步扣除加表漂移的加速度。
dvi,k-1为第k-1步估计的速度误差修正量。
vi,k-1为第k-1步扣除速度误差修正量的速度。
vi,k为第k步扣除速度误差修正量的速度。
dri,k-1为第k-1步估计的位置误差修正量。
ri,k-1为第k-1步扣除位置误差修正量的位置。
ri,k为第k步扣除位置误差修正量的位置。
T为导航周期。
本实施例基于GNSS兼容机伪距估计位置/速度修正量,基于速度修正量和PI滤波估计加表漂移,适用于空间飞行器自主导航,该GNSS兼容机伪距与加表组合导航算法简单,易于工程应用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (5)
1.一种GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,基于伪距观测误差估计三轴位置误差;
步骤2,基于三轴位置误差估计位置/速度误差修正量;
步骤3,基于速度误差修正量和PI滤波估计加表漂移;
步骤4,基于位置/速度误差修正量和加表漂移进行轨道积分推算。
2.根据权利要求1所述的GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法,其特征在于,所述步骤1进一步包括如下步骤:
步骤1.1,计算伪距观测误差:
根据推算的卫星位置(x,y,z)和第i颗GNSS卫星位置,求得伪距估计值ρi′:
<mrow>
<msubsup>
<mi>&rho;</mi>
<mi>i</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
<mo>=</mo>
<msqrt>
<mrow>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>x</mi>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>x</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>y</mi>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>y</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>z</mi>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>z</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</msqrt>
</mrow>
其中:(xi,yi,zi)表示第i颗GNSS卫星在J2000系位置和速度;
Δρi=ρ′i-ρi=|r′sni|-|rsni|
Δρi为伪距观测误差,ρi为GNSS兼容机输出的卫星相对第i颗GNSS卫星的伪距测量值;
步骤1.2,估计三轴位置误差:
卫星位置误差为:
drsi=r′si-rsi
其中:r′si为推算的卫星位置,rsi为卫星真实位置;
星地矢量与星星矢量夹角:
<mrow>
<mi>c</mi>
<mi>o</mi>
<mi>s</mi>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msubsup>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msubsup>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>n</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
</mrow>
<mrow>
<mo>|</mo>
<msubsup>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
<mo>|</mo>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mo>|</mo>
<msubsup>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>n</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
<mo>|</mo>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中:r′si为推算的J2000惯性系卫星位置相对地心位置矢量,r′sni为推算的J2000惯性系卫星位置相对GNSS导航星位置矢量;
推算卫星位置误差矢量,如果|αi|≤α0或|π-αi|≤α0:
drsi=0
否则:
<mrow>
<msub>
<mi>dr</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>&Delta;&rho;</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>sin&alpha;</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<msup>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&prime;</mo>
</msup>
<mo>&times;</mo>
<msubsup>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>n</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&times;</mo>
<msup>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&prime;</mo>
</msup>
</mrow>
<mrow>
<mo>|</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<msup>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&prime;</mo>
</msup>
<mo>&times;</mo>
<msubsup>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>n</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&times;</mo>
<msup>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&prime;</mo>
</msup>
<mo>|</mo>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
令:
drsi=[dxsi dysi dzsi]T
对于n颗导航星基于伪距求卫星推算误差如下:
<mrow>
<msub>
<mi>dx</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
<mi>g</mi>
<mi>n</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>dx</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<munderover>
<mrow>
<mi>m</mi>
<mi>a</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
<mi>j</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1...</mn>
<mi>n</mi>
</mrow>
</munderover>
<mo>{</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>dx</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>,</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>dx</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>,</mo>
<mn>...</mn>
<mo>,</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>dx</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>,</mo>
<mn>...</mn>
<mo>,</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>dx</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>}</mo>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>dy</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
<mi>g</mi>
<mi>n</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>dy</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<munderover>
<mrow>
<mi>m</mi>
<mi>a</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1...</mn>
<mi>n</mi>
</mrow>
</munderover>
<mo>{</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>dy</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>,</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>dy</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>,</mo>
<mo>...</mo>
<mo>,</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>dy</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>,</mo>
<mo>...</mo>
<mo>,</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>dy</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>}</mo>
</mrow>
1
<mrow>
<msub>
<mi>dz</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
<mi>g</mi>
<mi>n</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>dz</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>l</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<munderover>
<mrow>
<mi>m</mi>
<mi>a</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
<mi>l</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1...</mn>
<mi>n</mi>
</mrow>
</munderover>
<mo>{</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>dz</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>,</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>dz</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>,</mo>
<mo>...</mo>
<mo>,</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>dz</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>,</mo>
<mo>...</mo>
<mo>,</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>dz</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>}</mo>
</mrow>
求得在J2000惯性系位置误差:
Δri=[dxs dys dzs]T
在惯导积分过程中逐步增加位置/速度误差修正量Δri,k。
3.根据权利要求2所述的GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法,其特征在于,所述步骤2进一步包括如下步骤:
步骤2.1,位置误差修正量估计:
在惯导解算过程对位置和速度误差修正量进行积分,设对位置误差Δri,k限幅后位置/速度误差为
基于GNSS兼容机伪距求得的限幅后位置/速度误差估计位置误差修正量dri,k如下:
<mrow>
<msub>
<mi>dr</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>&Delta;</mi>
<msub>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
其中:
kp,r为位置/速度误差修正量估计比例系数,kp,r为3×3对角阵,用以独立估计位置/速度误差修正量;
令:
dri,k=[dxi,k dyi,k dzi,k]T
<mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<msub>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msup>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<msub>
<mover>
<mi>x</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<msub>
<mover>
<mi>y</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<msub>
<mover>
<mi>z</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mi>T</mi>
</msup>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>r</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>r</mi>
<mi>y</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>r</mi>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mrow>
三轴独立估计位置误差修正量形式如下:
<mrow>
<msub>
<mi>dx</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>r</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>&Delta;</mi>
<msub>
<mover>
<mi>x</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>dy</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>r</mi>
<mi>y</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>&Delta;</mi>
<msub>
<mover>
<mi>y</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>dz</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>r</mi>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>&Delta;</mi>
<msub>
<mover>
<mi>z</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
步骤2.2,速度误差修正量估计:
位置误差对应于速度误差,故基于位置误差修正量dri,k估计速度误差修正量dvi,k,设对dri,k限幅后的位置误差修正量为
<mrow>
<msub>
<mi>dv</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>v</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
令;
dvi,k=[dvxi,k dvyi,k dvzi,k]T
<mrow>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msup>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mi>x</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mi>y</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mi>z</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mi>T</mi>
</msup>
</mrow>
2
三轴独立估计速度误差修正量形式如下:
<mrow>
<msub>
<mi>dvx</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>v</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mi>x</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>dvy</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>v</mi>
<mi>y</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mi>y</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>dvz</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>v</mi>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mi>z</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
其中:
kp,vx、kp,vy、kp,vz为三轴速度误差修正量估计比例系数。
4.根据权利要求3所述的GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法,其特征在于,所述步骤3基于速度误差修正量和PI滤波估计加表漂移:
将速度误差修正量dvi,k转换到加表坐标系:
dva,k=Aai·dvi,k
其中:
Aai为J2000惯性系到加表坐标系的姿态转换矩阵;
由速度误差修正量dva,k估计加表漂移,设对dva,k限幅后的位置误差修正量为基于PI滤波估计加表加速度漂移算法如下:
<mrow>
<msub>
<mi>da</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mi>v</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mo>&Integral;</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mi>v</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
其中:
daa,k为第k步估计的加表漂移,kp,a为PI滤波估计比例系数,ki,a为PI滤波估计积分系数,kp,a、ki,a为3×3对角阵,用以独立估计加速度漂移;
令:
daa,k=[daxa,k daya,k daza,k]T
<mrow>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mi>v</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msup>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mrow>
<mi>v</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mrow>
<mi>v</mi>
<mi>y</mi>
</mrow>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mover>
<mi>v</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<msub>
<mover>
<mi>z</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mi>T</mi>
</msup>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>y</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>y</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mrow>
三轴独立估计加速度漂移形式如下:
<mrow>
<msub>
<mi>dax</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mrow>
<mi>v</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mo>&Integral;</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mrow>
<mi>v</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>day</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>y</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mrow>
<mi>v</mi>
<mi>y</mi>
</mrow>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mo>&Integral;</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>y</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mrow>
<mi>v</mi>
<mi>y</mi>
</mrow>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
3
<mrow>
<msub>
<mi>daz</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<mover>
<mi>v</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<msub>
<mover>
<mi>z</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mo>&Integral;</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<mover>
<mi>v</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<msub>
<mover>
<mi>z</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
其中:
kp,ax、kp,ay、kp,az为三轴加速度漂移估计比例系数,ki,ax、ki,ay、ki,az为三轴加速度漂移估计积分系数。
5.根据权利要求4所述的GNSS兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法,其特征在于,所述步骤4基于位置/速度误差修正量和加表漂移轨道推算:
设加表坐标系到J2000惯性系的姿态转换矩阵为Aia,求得J2000惯性系下卫星非惯性加速度fi如下:
fi=Aia·(fs-dfs)
其中:
fs为加表测得的比力,dfs为加表漂移估计值;
令:
fi=[fx fy fz]T
考虑J2项摄动的影响,在J2000惯性系卫星的运动方程表示为:
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>a</mi>
<mi>x</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mover>
<mi>x</mi>
<mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo>
</mover>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mi>&mu;</mi>
<msup>
<mi>r</mi>
<mn>3</mn>
</msup>
</mfrac>
<mi>x</mi>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mn>3</mn>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<msub>
<mi>J</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msubsup>
<mi>R</mi>
<mi>E</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>&mu;</mi>
<mfrac>
<mi>x</mi>
<msup>
<mi>r</mi>
<mn>5</mn>
</msup>
</mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>5</mn>
<msup>
<mi>z</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
<msup>
<mi>r</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mfrac>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>f</mi>
<mi>x</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>a</mi>
<mi>y</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mover>
<mi>y</mi>
<mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo>
</mover>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mi>&mu;</mi>
<msup>
<mi>r</mi>
<mn>3</mn>
</msup>
</mfrac>
<mi>y</mi>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mn>3</mn>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<msub>
<mi>J</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msubsup>
<mi>R</mi>
<mi>E</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>&mu;</mi>
<mfrac>
<mi>y</mi>
<msup>
<mi>r</mi>
<mn>5</mn>
</msup>
</mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>5</mn>
<msup>
<mi>z</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
<msup>
<mi>r</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mfrac>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>f</mi>
<mi>y</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>a</mi>
<mi>z</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mover>
<mi>z</mi>
<mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo>
</mover>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mi>&mu;</mi>
<msup>
<mi>r</mi>
<mn>3</mn>
</msup>
</mfrac>
<mi>z</mi>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mn>3</mn>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<msub>
<mi>J</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msubsup>
<mi>R</mi>
<mi>E</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>&mu;</mi>
<mfrac>
<mi>z</mi>
<msup>
<mi>r</mi>
<mn>5</mn>
</msup>
</mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mn>3</mn>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>5</mn>
<msup>
<mi>z</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
<msup>
<mi>r</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mfrac>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>f</mi>
<mi>z</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
其中,fx、fy、fz为加表测得的比力扣除漂移转换到J2000惯性系的三轴分量;
令:
ai=[ax ay az]T
在J2000惯性系扣除位置/速度误差修正量,应用简化积分算法进行惯导解算如下:
vi,k=vi,k-1+[ai,k-1+(ai,k-ai,k-1)/2]·T-dvi,k-1
ri,k=ri,k-1+[vi,k-1+(vi,k-vi,k-1)/2]·T-dri,k-1
其中:
ai,k-1为第k-1步扣除加表漂移的加速度;
ai,k为第k步扣除加表漂移的加速度;
dvi,k-1为第k-1步估计的速度误差修正量;
vi,k-1为第k-1步扣除速度误差修正量的速度;
vi,k为第k步扣除速度误差修正量的速度;
dri,k-1为第k-1步估计的位置误差修正量;
ri,k-1为第k-1步扣除位置误差修正量的位置;
ri,k为第k步扣除位置误差修正量的位置;
T为导航周期。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710501159.5A CN107179084B (zh) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | Gnss兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710501159.5A CN107179084B (zh) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | Gnss兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107179084A true CN107179084A (zh) | 2017-09-19 |
CN107179084B CN107179084B (zh) | 2020-08-11 |
Family
ID=59845414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710501159.5A Active CN107179084B (zh) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | Gnss兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107179084B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110596426A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-12-20 | 上海航天控制技术研究所 | 一种加速度计组合数据漂移自主辨识方法 |
CN111174779A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-05-19 | 上海航天控制技术研究所 | 一种深空探测飞行器惯性-天文组合导航方法 |
CN111256731A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-06-09 | 上海航天控制技术研究所 | 一种不受历史数据影响快速收敛的地面静态对准方法 |
CN113987407A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-28 | 中国西安卫星测控中心 | 一种地球静止卫星非球形引力切向漂移加速度计算方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103299209A (zh) * | 2011-01-07 | 2013-09-11 | 三星电子株式会社 | 用于使用导航算法检测位置信息的设备和方法 |
US8849565B1 (en) * | 2007-06-28 | 2014-09-30 | The Boeing Company | Navigation system based on neutrino detection |
CN105424041A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-03-23 | 重庆邮电大学 | 一种基于bd/ins紧耦合的行人定位算法 |
CN106153051A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-23 | 上海航天控制技术研究所 | 一种航天器组合导航方法 |
CN106707322A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 立得空间信息技术股份有限公司 | 基于rtk/sins的高动态定位定姿系统及方法 |
CN106767787A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 北京时代民芯科技有限公司 | 一种紧耦合gnss/ins组合导航装置 |
-
2017
- 2017-06-27 CN CN201710501159.5A patent/CN107179084B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8849565B1 (en) * | 2007-06-28 | 2014-09-30 | The Boeing Company | Navigation system based on neutrino detection |
CN103299209A (zh) * | 2011-01-07 | 2013-09-11 | 三星电子株式会社 | 用于使用导航算法检测位置信息的设备和方法 |
CN105424041A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-03-23 | 重庆邮电大学 | 一种基于bd/ins紧耦合的行人定位算法 |
CN106153051A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-23 | 上海航天控制技术研究所 | 一种航天器组合导航方法 |
CN106767787A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 北京时代民芯科技有限公司 | 一种紧耦合gnss/ins组合导航装置 |
CN106707322A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 立得空间信息技术股份有限公司 | 基于rtk/sins的高动态定位定姿系统及方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
王健: "提高SINS/GNSS组合导航系统定位精度的方法研究", 《现代导航》 * |
王献忠 等: "基于地平仪的惯性-天文组合导航", 《导航定位学报》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110596426A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-12-20 | 上海航天控制技术研究所 | 一种加速度计组合数据漂移自主辨识方法 |
CN111174779A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-05-19 | 上海航天控制技术研究所 | 一种深空探测飞行器惯性-天文组合导航方法 |
CN111256731A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-06-09 | 上海航天控制技术研究所 | 一种不受历史数据影响快速收敛的地面静态对准方法 |
CN113987407A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-28 | 中国西安卫星测控中心 | 一种地球静止卫星非球形引力切向漂移加速度计算方法 |
CN113987407B (zh) * | 2021-10-28 | 2022-07-08 | 中国西安卫星测控中心 | 一种地球静止卫星非球形引力切向漂移加速度计算方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107179084B (zh) | 2020-08-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107179084A (zh) | Gnss兼容机伪距与加表组合导航及漂移估计方法 | |
CN104597471B (zh) | 面向时钟同步多天线gnss接收机的定向测姿方法 | |
CN106291639B (zh) | 一种gnss接收机实现定位的方法及装置 | |
CN107588769B (zh) | 一种车载捷联惯导、里程计及高程计组合导航方法 | |
CN101881619B (zh) | 基于姿态测量的船用捷联惯导与天文定位方法 | |
CN104501838B (zh) | 捷联惯导系统初始对准方法 | |
CN101825467B (zh) | 捷联惯性导航系统与天文导航系统实现组合导航的方法 | |
CN102519485B (zh) | 一种引入陀螺信息的二位置捷联惯性导航系统初始对准方法 | |
CN103278165B (zh) | 基于剩磁标定的磁测及星光备份的自主导航方法 | |
CN102508277A (zh) | 精密单点定位与惯性测量紧组合导航系统及数据处理方法 | |
CN103675861A (zh) | 一种基于星载gnss多天线的卫星自主定轨方法 | |
CN103792561B (zh) | 一种基于gnss通道差分的紧组合降维滤波方法 | |
CN103217174B (zh) | 一种基于低精度微机电系统的捷联惯导系统初始对准方法 | |
CN107270893A (zh) | 面向不动产测量的杆臂、时间不同步误差估计与补偿方法 | |
CN102853837B (zh) | 一种mimu和gnss信息融合的方法 | |
CN103968844B (zh) | 基于低轨平台跟踪测量的大椭圆机动航天器自主导航方法 | |
CN103868514A (zh) | 一种在轨飞行器自主导航系统 | |
CN112880669B (zh) | 一种航天器星光折射和单轴旋转调制惯性组合导航方法 | |
CN104316943B (zh) | 一种伪距离和多普勒组合差分定位系统及方法 | |
CN108088443A (zh) | 一种定位定向设备速度补偿方法 | |
CN105157724B (zh) | 一种基于速度加姿态匹配的传递对准时间延迟估计与补偿方法 | |
CN103529459A (zh) | 一种采用单频gps和glonass组合精准定位的方法及其系统 | |
CN103941274A (zh) | 一种导航方法及导航终端 | |
CN103454665A (zh) | 一种双差gps/sins组合导航姿态测量方法 | |
CN105606093B (zh) | 基于重力实时补偿的惯性导航方法及装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |