CN108981753B - 基于多惯组信息约束的地面对准方法、系统及存储介质 - Google Patents

基于多惯组信息约束的地面对准方法、系统及存储介质 Download PDF

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CN108981753B CN201811006396.5A CN201811006396A CN108981753B CN 108981753 B CN108981753 B CN 108981753B CN 201811006396 A CN201811006396 A CN 201811006396A CN 108981753 B CN108981753 B CN 108981753B
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Abstract

本发明公开了一种基于多惯组信息约束的地面对准方法，包括：捷联惯导中载体在第一位置相对于地面保持静止的情况下，并在所述捷联惯导中各惯组进行预热后，获取所述各惯组的第一实时导航信息；根据所述第一实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第二实时导航信息；将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第一状态方程；并将所述第二实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第一观测方程；基于所述第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第一次估计。本发明还同时公开了一种基于多惯组信息约束的地面对准系统以及计算机可读存储介质。

Description

基于多惯组信息约束的地面对准方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及惯导技术领域，尤其涉及一种基于多惯组信息约束的地面对准方法、系统以及计算机可读存储介质。
背景技术
半个多世纪以来，导航和测量方面的最大进步之一就是研制了惯性系统。惯性系统是应军事需求而发展起来的一门高新综合性应用技术的产物，它具有自主性、隐藏性、实时性以及不受地域时间和气候条件限制的特点，成为现代航天飞行器、火箭、导弹、飞机、舰船、潜艇和陆地战车领域必备的导航和定位设备。
惯导系统初始对准的主要目的就是为了提高惯导系统初始对准的对准精度，从而有效提高武器的命中精度，以增强战斗机、舰船、陆地战车的突防能力和生存能力。
初始对准是惯性系统正常工作的第一步，初始对准的精度直接影响到惯导系统的作战性能。传统的自主式对准方式以零速为观测量，基于多位置翻转增加误差可观测度，在没有其他可用信息时很难提高对准精度。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明实施例期望提供一种基于多惯组信息约束的地面对准方法、系统以及计算机可读存储介质，能够提高多惯组地面对准的精度和速度。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种基于多惯组信息约束的地面对准方法，所述方法包括：
捷联惯导中载体在第一位置相对于地面保持静止的情况下，并在所述捷联惯导中各惯组进行预热后，获取所述各惯组的第一实时导航信息；
根据所述第一实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第二实时导航信息；
将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第一状态方程；并将所述第二实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第一观测方程；
基于所述第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第一次估计。
上述方案中，所述基于所述第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第一次估计之后，所述方法还包括：
控制所述载体转动到第N个第二位置，N为正整数；其中，各第二位置所处的姿态信息不同，且所述各第二位置与所述第一位置所处的姿态信息不同；
所述载体在第N个第二位置相对于地面保持静止的情况下，并基于第N次估计后的状态变量对所述各惯组的误差进行补偿之后，获取所述各惯组的第三实时导航信息；
根据所述第三实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第四实时导航信息；
将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第二状态方程；并将所述第四实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第二观测方程；
基于所述第二状态方程和第二观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第N+1次估计。
上述方案中，所述获取所述各惯组的第一实时导航信息，包括：
获取所述各惯组的初始导航信息；
基于所述各惯组的初始导航信息，对采集的所述各惯组的陀螺加表数据进行实时解算，获得所述第一实时导航信息。
本发明实施例还提供了一种基于多惯组信息约束的地面对准系统，所述系统包括：处理器、以及用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，
所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行：
捷联惯导中载体在第一位置相对于地面保持静止的情况下，并在所述捷联惯导中各惯组进行预热后，获取所述各惯组的第一实时导航信息；
根据所述第一实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第二实时导航信息；
将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第一状态方程；并将所述第二实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第一观测方程；
基于所述第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第一次估计。
上述方案中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行：
控制所述载体转动到第N个第二位置，N为正整数；其中，各第二位置所处的姿态信息不同，且所述各第二位置与所述第一位置所处的姿态信息不同；
所述载体在第N个第二位置相对于地面保持静止的情况下，并基于第N次估计后的状态变量对所述各惯组的误差进行补偿之后，获取所述各惯组的第三实时导航信息；
根据所述第三实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第四实时导航信息；
将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第二状态方程；并将所述第四实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第二观测方程；
基于所述第二状态方程和第二观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第N+1次估计。
上述方案中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行：
获取所述各惯组的初始导航信息；
基于所述各惯组的初始导航信息，对采集的所述各惯组的陀螺加表数据进行实时解算，获得所述第一实时导航信息。
本发明实施例还提供了一种基于多惯组信息约束的地面对准系统，所述系统包括：第一获取模块、第一确定模块、第一建立模块和第一估计模块；其中，
所述第一获取模块，用于捷联惯导中载体在第一位置相对于地面保持静止的情况下，并在所述捷联惯导中各惯组进行预热后，获取所述各惯组的第一实时导航信息；
所述第一确定模块，用于根据所述第一实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第二实时导航信息；
所述第一建立模块，用于将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第一状态方程；并将所述第二实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第一观测方程；
所述第一估计模块，用于基于所述第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第一次估计。
上述方案中，所述系统还包括：控制模块、第二获取模块、第二确定模块、第二建立模块和第二估计模块；其中，
所述控制模块，用于控制所述载体转动到第N个第二位置，N为正整数；其中，各第二位置所处的姿态信息不同，且所述各第二位置与所述第一位置所处的姿态信息不同；
所述第二获取模块，用于所述载体在第N个第二位置相对于地面保持静止的情况下，并基于第N次估计后的状态变量对所述各惯组的误差进行补偿之后，获取所述各惯组的第三实时导航信息；
所述第二确定模块，用于根据所述第三实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第四实时导航信息；
所述第二建立模块，用于将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第二状态方程；并将所述第四实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第二观测方程；
所述第二估计模块，用于基于所述第二状态方程和第二观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第N+1次估计。
上述方案中，所述第一获取模块，具体用于获取所述各惯组的初始导航信息；基于所述各惯组的初始导航信息，对采集的所述各惯组的陀螺加表数据进行实时解算，获得所述第一实时导航信息。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令的计算机程序被处理器执行时实现上述基于多惯组信息约束的地面对准方法。
本发明实施例提供的基于多惯组信息约束的地面对准方法及系统，首先，捷联惯导中载体在第一位置相对于地面保持静止的情况下，并在所述捷联惯导中各惯组进行预热后，获取所述各惯组的第一实时导航信息；根据所述第一实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第二实时导航信息；然后，将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第一状态方程；并将所述第二实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第一观测方程；最后，基于所述第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第一次估计。
可见，本发明实施例中，一方面，通过所述载体的零速修正，另一方面，通过将多惯组中存在的所有陀螺漂移误差近似零均值以及所有加速度计漂移误差近似零均值作为地面对准的补充约束条件，即基于多惯组信息约束的地面对准方法，相对于各惯组独立各自进行地面对准的方案，提高了多惯组地面对准的精度和速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例基于多惯组信息约束的地面对准方法的实现流程示意图之一；
图2为本发明实施例基于多惯组信息约束的地面对准方法的实现流程示意图之二；
图3为本发明实施例基于多惯组信息约束的地面对准系统组成结构示意图；
图4为本发明实施例基于多惯组信息约束的地面对准系统硬件组成结构示意图。
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作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。
图1为本发明实施例基于多惯组信息约束的地面对准方法的实现流程示意图之一。参照图1所示，本实施例的基于多惯组信息约束的地面对准方法包括以下步骤：
步骤101，捷联惯导中载体在第一位置相对于地面保持静止的情况下，并在所述捷联惯导中各惯组进行预热后，获取所述各惯组的第一实时导航信息；
本实施例的基于多惯组信息约束的地面对准方法，应用于基于多惯组信息约束的地面对准系统，该系统包括载体和多个惯组，所述载体和多个惯组是通过捷联的方式进行连接的。一方面，通过所述载体的零速修正，另一方面，通过将多惯组中存在的所有陀螺漂移误差近似零均值以及所有加速度计漂移误差近似零均值作为地面对准的补充约束条件，能够达到提高多惯组地面对准的精度和速度的目的。
本实施例中，为了描述的方便，以下将以两套同批次的惯组与载体组成的系统进行地面对准为例进行详细说明。
首先，对所述各惯组进行上电，上电之后所述载体在第一位置相对于地面保持静止的情况下，获取所述各惯组的初始导航信息。
然后，为达到所述各惯组的电稳定，需要给所述各惯组进行预热，预热时间根据实际各惯组上电稳定情况设定。本实施例中，对所述各惯组进行预热的时间大于5min。
最后，在所述各惯组预热达到电稳定之后，采集所述各惯组的惯性测量单元输出的加速度数据和角速度数据，并对采集的陀螺加表数据加表进行实时解算，获得所述各惯组的第一实时导航信息。
也就是说，所述获取所述各惯组的第一实时导航信息，包括：获取所述各惯组的初始导航信息；基于所述各惯组的初始导航信息，对采集的所述各惯组的陀螺加表数据进行实时解算，获得所述第一实时导航信息。
另外，所述第一位置可以是任意姿态信息的位置；本实施例中，所述第一位置将以水平位置即横滚角和俯仰角为0的位置进行详细说明。所述第一实时导航信息可以包括各惯组的实时速度信息和实时姿态信息等。
步骤102，根据所述第一实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第二实时导航信息；
这里，所述第二实时导航信息可以是各惯组相对于所述载体的实时速度信息，也可以是各惯组相对于所述载体的实时姿态信息。本实施例中，所述第二实时导航信息将以各惯组相对于所述载体的实时速度信息为例进行详细说明。
步骤103，将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第一状态方程；并将所述第二实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第一观测方程；
该阶段地面对准过程包括建立系统的第一状态方程和第一观测方程，对系统的状态变量进行第一次估计。通常情况下，为保证该阶段地面对准的精度，对准时间不少于5min，即所述载体需要在水平位置相对于地面保持静止至少5min，具体过程如下：
1)建立第一状态方程，状态方程如式(1)所示；
Figure BDA0001784075590000071
上式(1)中，X(t)∈R30为状态变量，该状态变量中各状态参数为所述各惯组进行地面对准的误差参数，F(t)∈R30×30为系统误差矩阵，则状态变量为：
Figure BDA0001784075590000072
其中，该状态变量中，E,N,U分别代表东、北、天三个轴向，φE,φN,φU分别为三个轴向的平台误差角，δVE,δVN,δVU分别为三个轴向的速度误差，δL,δλ,δh为位置误差，εx,εy,εz为陀螺三轴的随机漂移，
Figure BDA0001784075590000073
为加速度计三轴的随机漂移，下标_1,_2分别表示第一套惯组的状态参数和第二套惯组的状态参数，W(t)是连续系统的系统噪声，系统噪声W(t)的协方差强度阵为q(t)。
上式(1)中，系统误差矩阵F(t)描述如式(2)所示：
Figure BDA0001784075590000081
其中，矩阵M的描述如式(3)所示：
Figure BDA0001784075590000082
对惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)的误差模型进行分析，可以得到矩阵A如式(4)所示：
Figure BDA0001784075590000083
其中，v为载体运动速度矢量，ρ为载体运动角速率矢量，Ω为地球自转角速率矢量，ω为ρ+Ω，g为地球重力加速度，R为地球半径，f为载体感受的比力矢量，下标x,y,z代表导航坐标系下的分量。
2)在第一状态方程建立后，建立第一观测方程，建立过程如下：
假设各惯组的漂移近似呈零均值的高斯分布，针对各惯组中所有陀螺和加速度计即有如式(5)所示的等式：
Figure BDA0001784075590000084
同时，使用所述载体的速度修正，由于地面对准过程所述载体始终保持静止状态，因此，该地面对准过程是使用所述载体的零速修正，将所述各惯组相对于所述载体的实时速度信息作为观测量，将上式(5)综合写成矩阵形式，得到第一观测方程如式(6)所示：
Figure BDA0001784075590000085
上式(6)中，Z1是观测量，计算方式如式(7)所示，η1是测量噪声，其协方差强度阵为r(t)；
Figure BDA0001784075590000091
其中，
Figure BDA0001784075590000092
为第一套惯组的实时速度信息，
Figure BDA0001784075590000093
为第二套惯组的实时速度信息。
上式(6)中，
Figure BDA0001784075590000094
的描述如式(8)所示：
Figure BDA0001784075590000095
Figure BDA0001784075590000096
的描述如式(9)所示：
Figure BDA0001784075590000097
Figure BDA0001784075590000098
的描述如式(10)所示：
Figure BDA0001784075590000099
Figure BDA00017840755900000910
的描述如式(11)所示：
Figure BDA00017840755900000911
其中，
Figure BDA00017840755900000912
和
Figure BDA00017840755900000913
分别是两惯组的零速修正量测阵，
Figure BDA00017840755900000914
和
Figure BDA00017840755900000915
分别是两惯组中陀螺、加表的输出零位量测阵。
步骤104，基于所述第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第一次估计。
在一实施例中，地面对准过程只包括所述载体在水平位置相对于地面保持静止时的地面对准时段，即只采用在一个位置进行地面对准，相应的，在获得第一状态方程和第一观测方程之后，将连续的第一状态方程离散化，然后使用标准卡尔曼滤波对状态变量进行估计，得到状态变量的估计值，最终，在基于第一次估计后的状态变量对所述各惯组的误差进行补偿之后，得到各惯组地面对准后的实时导航信息。
具体的，首先，对公式(1)中的第一状态方程进行离散化，离散化采用泰勒级数展开，如式(12)所示：
Φk+1,k≈I+TFk (12)
其中，式(12)中，T为滤波周期。
系统噪声的方差Qk为式(13)所示：
Figure BDA00017840755900000916
测量噪声的方差Rk为式(14)所示：
Figure BDA00017840755900000917
然后，基于离散化的第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波器，对状态变量进行估计。
设第k+1步的第一观测值为Zk+1，则xk+1的卡尔曼滤波估计值
Figure BDA0001784075590000101
按式(15)至式(19)求解：
Figure BDA0001784075590000102
Figure BDA0001784075590000103
Figure BDA0001784075590000104
Figure BDA0001784075590000105
Figure BDA0001784075590000106
最后，得到状态变量的估计值，在基于估计后的状态变量对所述各惯组的误差进行补偿之后，能够得到各惯组地面对准后的实时导航信息。
本发明实施例中，一方面，通过所述载体的零速修正，另一方面，通过将多惯组中存在的所有陀螺漂移误差近似零均值以及所有加速度计漂移误差近似零均值作为地面对准的补充约束条件，即基于多惯组信息约束的地面对准方法，相对于各惯组独立各自进行地面对准的方案，提高了多惯组地面对准的精度和速度。
在另一实施例中，采用多位置地面对准方法，可实现在不增加额外设备条件下，进一步提高多惯组地面对准精度和速度，并且可提高器件误差可观测度。
具体地，图2为本发明实施例基于多惯组信息约束的地面对准方法的实现流程示意图之二，参照图2所示，本实施例的基于多惯组信息约束的地面对准方法包括以下步骤：
步骤201，捷联惯导中载体在第一位置相对于地面保持静止的情况下，并在所述捷联惯导中各惯组进行预热后，获取所述各惯组的第一实时导航信息；
步骤202，根据所述第一实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第二实时导航信息；
步骤203，将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第一状态方程；并将所述第二实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第一观测方程；
步骤204，基于所述第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第一次估计。
上述步骤的实现过程分别与一实施例中步骤101、102、103和104类似，这里将不再对其赘述。
步骤205，控制所述载体转动到第N个第二位置，N为正整数；其中，各第二位置所处的姿态信息不同，且所述各第二位置与所述第一位置所处的姿态信息不同；
本实施例中，采用多位置地面对准方法，即除了包括第一位置之外，至少还包括一个第二位置，通过所述载体在至少一个第二位置相对于地面保持静止的情况下多次对多惯组进行如一实施例中的地面对准，可达到在不增加额外设备条件下，进一步提高多惯组地面对准精度和速度的目的。
在该步骤中，所述控制所述载体转动到第N个第二位置可以人为转动控制所述载体转动到第N个第二位置，也可以是安装自动控制装置，由该自动控制装置控制所述载体转动到第N个第二位置。
在该步骤中，所述第二位置与第一位置的姿态信息不同，为了描述的方便，以下实施例中，系统将只有一个第二位置，且所述第二位置为竖直位置为例进行详细说明，也就是说，N的值为1。
步骤206，所述载体在第N个第二位置相对于地面保持静止的情况下，并基于第N次估计后的状态变量对所述各惯组的误差进行补偿之后，获取所述各惯组的第三实时导航信息；
在该步骤中，在获取第三实时导航信息之前，还需要基于第一次估计后的状态变量对所述各惯组的误差进行补偿。
在该步骤中，所述第三实时导航信息和所述第一实时导航信息的内容相同，且获取所述各惯组的第三实时导航信息与获取所述各惯组的第一实时导航信息的步骤类似，这里将不再详细描述。
步骤207，根据所述第三实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第四实时导航信息；
所述第四实时导航信息和所述第二实时导航信息的内容相同，可以是各惯组相对于所述载体的实时速度信息，也可以是各惯组相对于所述载体的实时姿态信息。本实施例中，所述第四实时导航信息将以各惯组相对于所述载体的实时速度信息为例进行详细说明。
步骤208，将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第二状态方程；并将所述第四实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第二观测方程；
该步骤中，建立第二状态方程和第二观测方程与一实施例中建立第一状态方程和第一观测方程的步骤类似，这里将不再详细描述。
步骤209，基于所述第二状态方程和第二观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第N+1次估计。
该步骤中，基于所述第二状态方程和第二观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第2次估计与一实施例中基于所述第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第1次估计的步骤类似，这里将不再详细描述。
本发明实施例中，一方面，一方面，通过所述载体的零速修正，另一方面，通过将多惯组中存在的所有陀螺漂移误差近似零均值以及所有加速度计漂移误差近似零均值作为地面对准的补充约束条件；同时，采用多位置地面对准方法，可实现在不增加额外设备条件下，进一步提高多惯组地面对准精度和速度，并且可提高器件误差可观测度。
为了分析本发明实施例的基于多惯组信息约束的地面对准方法相对于传统地面对准方法的效果优劣，以弹载惯组常用的起竖动作为仿真应用背景，取0～300s为水平第一位置对准时段，300s～430s为起竖第二位置对准阶段。
系统误差源分配如下表1所示：
Figure BDA0001784075590000121
Figure BDA0001784075590000131
表1捷联惯导系统误差源分配表
滤波器参数定义如下表2所示：
Figure BDA0001784075590000132
表2滤波器参数定义表
分析基于多惯组信息约束的地面对准方案(全文将该方案称之为方案1)与传统的各惯组独立进行地面对准的方案(全文将该方案称之为传统方案)，为了评价地面对准的精度，绘制各误差状态变量协方差均方根稳态收敛值表。具体的，仅采用第一位置、且基于多惯组信息约束的地面对准方案(全文将该方案称之为方案1_1)对准各误差状态变量协方差均方根稳态收敛值如表3所示，协同采用第一位置和第二位置、且基于多惯组信息约束的地面对准方案(全文将该方案称之为方案1_2)对准各误差状态变量协方差均方根稳态收敛值如表4所示。
Figure BDA0001784075590000133
Figure BDA0001784075590000141
表3采用方案1_1对准各误差状态变量协方差均方根稳态收敛值
误差状态变量 传统方案 方案1_2
俯仰角误差(〞) 96.18 68.23
横滚角误差(〞) 41.42 31.06
航向角误差(〞) 2754 2607
X陀螺漂移(°/h) 0.08132 0.07453
Y陀螺漂移(°/h) 0.1447 0.1296
Z陀螺漂移(°/h) 0.1518 0.1490
X加表漂移(μg) 498.2 350.7
Y加表漂移(μg) 26.18 26.18
Z加表漂移(μg) 36.31 33.70
表4采用方案1_2对准各误差状态变量协方差均方根稳态收敛值
从表3中数据可以看出，在0s～300s的第一位置地面对准时段，方案1_1相比传统方案，除Z向加表误差协方差阵已收敛至很小，变化不明显之外，其他加表漂移、三轴向陀螺以及姿态角的协方差均方根收敛值均下降了10％左右。同时，从表4中数据可以看出，在300s～430s的第二位置地面对准时段，方案1_2提升了X向加表漂移误差的可观性及收敛速度，该项误差的协方差均方根稳态值由498μg收敛至350μg，提升约30％。
为实现本发明实施例的方法，本发明实施例还提供了一种基于多惯组信息约束的地面对准系统，用于实现上述基于多惯组信息约束的地面对准方法的具体细节，达到相同的效果。
图3为本发明实施例基于多惯组信息约束的地面对准系统组成结构示意图，参照图3所示，本实施例中的基于多惯组信息约束的地面对准系统包括：第一获取模块31、第一确定模块32、第一建立模块33和第一估计模块34；其中，
所述第一获取模块31，用于捷联惯导中载体在第一位置相对于地面保持静止的情况下，并在所述捷联惯导中各惯组进行预热后，获取所述各惯组的第一实时导航信息；
所述第一确定模块32，用于根据所述第一实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第二实时导航信息；
所述第一建立模块33，用于将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第一状态方程；并将所述第二实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第一观测方程；
所述第一估计模块34，用于基于所述第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第一次估计。
可选地，所述系统还包括：控制模块35、第二获取模块36、第二确定模块37、第二建立模块38和第二估计模块39；其中，
所述控制模块35，用于控制所述载体转动到第N个第二位置，N为正整数；其中，各第二位置所处的姿态信息不同，且所述各第二位置与所述第一位置所处的姿态信息不同；
所述第二获取模块36，用于所述载体在第N个第二位置相对于地面保持静止的情况下，并基于第N次估计后的状态变量对所述各惯组的误差进行补偿之后，获取所述各惯组的第三实时导航信息；
所述第二确定模块37，用于根据所述第三实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第四实时导航信息；
所述第二建立模块38，用于将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第二状态方程；并将所述第四实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第二观测方程；
所述第二估计模块39，用于基于所述第二状态方程和第二观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第N+1次估计。
可选地，所述第一获取模块31，具体用于获取所述各惯组的初始导航信息；基于所述各惯组的初始导航信息，对采集的所述各惯组的陀螺加表数据进行实时解算，获得所述第一实时导航信息。
在实际应用中，所述第一获取模块31、第一确定模块32、第一建立模块33、第一估计模块34、控制模块35、第二获取模块36、第二确定模块37、第二建立模块38和第二估计模块39均可由位于基于多惯组信息约束的地面对准系统中的处理器实现。
上述实施例提供的基于多惯组信息约束的地面对准系统在进行基于多惯组信息约束的地面对准时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将基于多惯组信息约束的地面对准系统的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的基于多惯组信息约束的地面对准系统与基于多惯组信息约束的地面对准方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
为实现本发明实施例的方法，本发明实施例还提供了一种基于多惯组信息约束的地面对准系统，用于实现上述基于多惯组信息约束的地面对准方法的具体细节，达到相同的效果。
图4为本发明实施例基于多惯组信息约束的地面对准系统硬件组成结构示意图，参照图4所示，本实施例中的基于多惯组信息约束的地面对准系统包括：处理器41、用于存储能够在处理器41上运行的计算机程序的存储器42；其中，
所述处理器41用于运行所述计算机程序时，执行：
捷联惯导中载体在第一位置相对于地面保持静止的情况下，并在所述捷联惯导中各惯组进行预热后，获取所述各惯组的第一实时导航信息；
根据所述第一实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第二实时导航信息；
将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第一状态方程；并将所述第二实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第一观测方程；
基于所述第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第一次估计。
可选地，所述处理器41用于运行所述计算机程序时，执行：
控制所述载体转动到第N个第二位置，N为正整数；其中，各第二位置所处的姿态信息不同，且所述各第二位置与所述第一位置所处的姿态信息不同；
所述载体在第N个第二位置相对于地面保持静止的情况下，并基于第N次估计后的状态变量对所述各惯组的误差进行补偿之后，获取所述各惯组的第三实时导航信息；
根据所述第三实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第四实时导航信息；
将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第二状态方程；并将所述第四实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第二观测方程；
基于所述第二状态方程和第二观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第N+1次估计。
可选地，所述处理器41用于运行所述计算机程序时，执行：
获取所述各惯组的初始导航信息；
基于所述各惯组的初始导航信息，对采集的所述各惯组的陀螺加表数据进行实时解算，获得所述第一实时导航信息。
当然，实际应用时，如图4所示，各个组件通过总线系统43耦合在一起。可理解，总线系统43用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统43除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图4中将各种总线都标为总线系统43。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器41执行时实现上述基于多惯组信息约束的地面对准方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于多惯组信息约束的地面对准方法，其特征在于，所述方法包括：
捷联惯导中载体在第一位置相对于地面保持静止的情况下，并在所述捷联惯导中各惯组进行预热后，获取所述各惯组的第一实时导航信息；
根据所述第一实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第二实时导航信息；
将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第一状态方程；并将所述第二实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第一观测方程；
基于所述第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第一次估计；
控制所述载体转动到第N个第二位置，N为正整数；其中，各第二位置所处的姿态信息不同，且所述各第二位置与所述第一位置所处的姿态信息不同；
所述载体在第N个第二位置相对于地面保持静止的情况下，并基于第N次估计后的状态变量对所述各惯组的误差进行补偿之后，获取所述各惯组的第三实时导航信息；
根据所述第三实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第四实时导航信息；
将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第二状态方程；并将所述第四实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第二观测方程；
基于所述第二状态方程和第二观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第N+1次估计。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述各惯组的第一实时导航信息，包括：
获取所述各惯组的初始导航信息；
基于所述各惯组的初始导航信息，对采集的所述各惯组的陀螺加表数据进行实时解算，获得所述第一实时导航信息。
3.一种基于多惯组信息约束的地面对准系统，其特征在于，所述系统包括：处理器、以及用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，
所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行：
捷联惯导中载体在第一位置相对于地面保持静止的情况下，并在所述捷联惯导中各惯组进行预热后，获取所述各惯组的第一实时导航信息；
根据所述第一实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第二实时导航信息；
将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第一状态方程；并将所述第二实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第一观测方程；
基于所述第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第一次估计；
控制所述载体转动到第N个第二位置，N为正整数；其中，各第二位置所处的姿态信息不同，且所述各第二位置与所述第一位置所处的姿态信息不同；
所述载体在第N个第二位置相对于地面保持静止的情况下，并基于第N次估计后的状态变量对所述各惯组的误差进行补偿之后，获取所述各惯组的第三实时导航信息；
根据所述第三实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第四实时导航信息；
将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第二状态方程；并将所述第四实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第二观测方程；
基于所述第二状态方程和第二观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第N+1次估计。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行：
获取所述各惯组的初始导航信息；
基于所述各惯组的初始导航信息，对采集的所述各惯组的陀螺加表数据进行实时解算，获得所述第一实时导航信息。
5.一种基于多惯组信息约束的地面对准系统，其特征在于，所述系统包括：第一获取模块、第一确定模块、第一建立模块、第一估计模块、控制模块、第二获取模块、第二确定模块、第二建立模块和第二估计模块；其中，
所述第一获取模块，用于捷联惯导中载体在第一位置相对于地面保持静止的情况下，并在所述捷联惯导中各惯组进行预热后，获取所述各惯组的第一实时导航信息；
所述第一确定模块，用于根据所述第一实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第二实时导航信息；
所述第一建立模块，用于将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第一状态方程；并将所述第二实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第一观测方程；
所述第一估计模块，用于基于所述第一状态方程和第一观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第一次估计；
所述控制模块，用于控制所述载体转动到第N个第二位置，N为正整数；其中，各第二位置所处的姿态信息不同，且所述各第二位置与所述第一位置所处的姿态信息不同；
所述第二获取模块，用于所述载体在第N个第二位置相对于地面保持静止的情况下，并基于第N次估计后的状态变量对所述各惯组的误差进行补偿之后，获取所述各惯组的第三实时导航信息；
所述第二确定模块，用于根据所述第三实时导航信息，确定所述各惯组相对于所述载体的第四实时导航信息；
所述第二建立模块，用于将所述各惯组进行地面对准的误差参数作为状态变量，建立第二状态方程；并将所述第四实时导航信息作为观测量，基于所述各惯组的漂移误差近似零均值建立第二观测方程；
所述第二估计模块，用于基于所述第二状态方程和第二观测方程，利用卡尔曼滤波方法，对所述状态变量进行第N+1次估计。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一获取模块，具体用于获取所述各惯组的初始导航信息；基于所述各惯组的初始导航信息，对采集的所述各惯组的陀螺加表数据进行实时解算，获得所述第一实时导航信息。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令的计算机程序被处理器执行时实现权利要求1或2所述的基于多惯组信息约束的地面对准方法。
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