CN111189446A - 一种基于无线电的组合导航方法 - Google Patents
一种基于无线电的组合导航方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111189446A CN111189446A CN201811357855.4A CN201811357855A CN111189446A CN 111189446 A CN111189446 A CN 111189446A CN 201811357855 A CN201811357855 A CN 201811357855A CN 111189446 A CN111189446 A CN 111189446A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- error
- radio
- altim
- real
- inertial navigation
- 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
- G01C21/10—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
- G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
- G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
本发明属于惯性测量技术领域,涉及到利用无线电测向、测距信息和气压高度表信息来抑制惯性导航位置误差发散。该方案是通过建立无线电和气压高度表误差模型,利用卡尔曼滤波对无线电测向误差、气压高度表误差进行估计,对导航系统位置和姿态误差进行修正以提高定位定向系统的高程精度。
Description
技术领域
本发明属于惯性测量技术领域,特别涉及一种基于无线电的组合导航方法。
背景技术
组合导航系统是载机的核心导航设备之一,可为各种载机提供速度、位置、航向以及水平姿态等信息。在卫星信息良好可用时,组合导航系统利用卫星信息进行组合,可长间工作并保证输出信息精度。但卫星信号存在容易受电子干扰,地形遮挡等缺点,当卫星信息不可用时,系统误差会随时间发散,因此需要借助外部信息来抑制导航误差发散。借助外部气压高度表信息可以对高度通道误差进行抑制,但长时间工作时气压高度表容易受外界环境影响,无法保证高程精度。无线电可以较为准确的测量出载机与无线电台的斜距和该斜距与真北夹角,因此在无线电台位置已知的时候可以推算出载机的位置。利用推算的位置可以对组合导航系统的位置误差进行修正,提高导航精度。但无线电测向、测距存在一定的测量误差,尤其是测向误差会严重影响位置推算精度。当载机距离无线电台越远时,测向误差引起的位置推算误差越大,无法保证组合导航精度。
发明内容
针对目前存在的问题,提出一种基于无线电的组合导航方法。根据无线电和气压高度表的误差特性,建立无线电和气压高度表误差模型,并利用卡尔曼滤波器对无线电和气压高度表误差进行估计,从而达到提高系统精度的目的。
为了实现这一目的,本发明采取的技术方案是:
一种基于无线电的组合导航方法,包括五个步骤,具体如下:
步骤一、坐标系定义
a)捷联惯导系统载体坐标系(OXbYbZb)
采用“前--上--右”坐标系。坐标原点选取载体的质心,OXb轴沿惯导系统纵轴方向且向前为正,OYb轴沿惯导系统竖轴方向且向上为正,OZb轴沿惯导系统横轴方向且向右为正。
b)地理坐标系(OXgYgZg)
采用“北--天--东”坐标系。坐标原点选取惯导系统的质心,OXg轴沿地理南北方向,指北为正;OYg轴沿地理天方向,指天为正;OZg轴沿地理东西方向,指东为正。
d)导航坐标系(OXnYnZn)
选取地理坐标系为导航坐标系。
步骤二、无线电与高度表误差模型及载机位置推算
(1)无线电误差模型参数主要包括测距误差和测向误差,建立无线电误差模型如下:
S′=S+ΔS
θ′=θ+Δθ
其中,S′表示无线电测距信息,S表示无线电地面站与载机间的真实距离,
ΔS表示无线电测距误差;θ′表示无线电测向信息,θ表示无线电天线与北向的真实夹角,Δθ表示无线电测向误差。
利用无线电测向、测距信息和载机高度信息可对载机位置进行推算。推算公式如下:
式中,Latcal表示推算出的载机纬度;Latls表示无线电地面站纬度,Latreal表示载机真实纬度;Shor表示测距信息在水平方向的分量; RM=R0·(1-2e+3esin2Latcal),表示地球子午圈曲率半径,RN=R0·(1+e·sin2L),表示地球卯酉圈曲率半径:其中:R0=6378137.0(m),e=1/298.257223563;hins表示系统实时输出高度;Loncal表示推算出的载机经度;Lonls表示无线电地面站经度, Lonreal表示载机真实经度。由于无线电测距信息较为准确,结合上式测距误差引起的位置较小,因此可忽略测距误差影响,得
(2)建立气压高度表误差模型
气压高度表误差模型参数主要包括刻度系数误差和常值误差,建立气压高度表误差模型如下:
hreal=(1+δhAC)haltim+Δh
其中,haltim表示气压高度表输出的高度,hreal表示高度真值,δhAC表示气压高度表刻度系数误差,Δh表示气压高度表高度常值误差。
步骤三、构建量测值与量测方程
利用载体推算位置与系统输出位置构造观测量:
式中,latins表示系统输出纬度,δlat表示纬度误差;lonins表示系统输出经度,δlon表示经度误差;Z(lat)表示纬度观测量,Z(lon)表示经度观测量。
构造高度观测量:
由于刻度系数误差δhAC与常值误差Δh均未知,在用户初始装订地点、初始时刻,认为气压高度表高度常值误差为:
b=hreal(0)-haltim(0)=Δh+δhAC·haltim(0)
hreal(0)表示初始时刻高度真值,haltim(0)表示高度表初始时刻输出值。在后续公式推导中需用到气压高度变量h′altim,h′altim是在气压高度表的实测值haltim的基础上累加装订初始时刻计算常值误差b得到,可表示为:
h′altim=haltim+b
因此系统中高度观测量为:
Z(h)=hins-h′altim=hreal(t)+δh-(haltim(t)+b)
=δh+δhAC·(haltim(t)-haltim(0))
hins为定位定向系统实时输出的高程,hreal(t)为t时刻高度真值,δh为t时刻定位定向系统的高度误差,haltim(t)为t时刻气压高度表输出值,Z(h)表示高度观测量。
滤波器量测方程形式如下:
Z=HX+V
Z2=[hins-(haltim+b)]
H2=[01×6 0 1 0 01×9 (haltim(t)-haltim(0)) 01×3]
步骤四、卡尔曼滤波
卡尔曼滤波实质上是一种递推线性最小方差滤波方法,它不要求储存过去的量测值,只要根据当时的量测值和前一时刻的估计,就可以实时地计算出所需信号的估计。
(1)误差模型
本专利所设计的组合导航方法误差主要包括2个方面:一是惯导的导航参数解算误差;二是系统的惯性器件和外部辅助器件自身误差和其受环境影响而引起的误差。采用间接法滤波,系统状态方程就是各误差方程,共选取17个系统状态:
X=[δVn,δVu,δVe,φn,φu,φe,δL,δh,δλ,▽x,▽y,▽z,εx,εy,εz,δhAC,Δθ]T其中:
δVn,δVu,δVe分别表示捷联惯导系统北向、天向、东向的速度误差;
φn,φu,φe分别表示捷联惯导系统导航坐标系内北、天、东三个方向的失准角;
δL,δh,δλ分别表示捷联惯导系统的纬度误差、高度误差、经度误差;
▽x,▽y,▽z分别表示捷联惯导系统载体坐标系内X、Y、Z三个方向的加速度计零偏;
εx,εy,εz分别表示捷联惯导系统载体坐标系内X、Y、Z三个方向的陀螺漂移。
δhAC表示高度表刻度系数误差;
Δθ表示无线电测向误差;
系统状态方程为:
式中:X为上述17个状态;W为系统白噪声向量;系数矩阵F根据误差方程求取。可表示为:
其中:表示惯导系统从载体坐标系到导航坐标系的姿态矩阵;VN,VU,VE,表示系统实时计算得到的北向速度,天向速度,东向速度;L,h,λ,表示系统实时计算得到的纬度,高度,经度;fN、fU、fE:分别表示惯导系统X、Y、 Z三个方向的比力输出值转换到导航坐标系内N、U、E方向的表示值,公式如下:其中fbx、fby、fbz表示惯导系统X、Y、Z三个方向的比力值,可直接测得;ωie:表示地球自转角速率,ωie=0.000072921165(rad/s)。
(2)卡尔曼滤波模型
建立上述误差模型后,选用卡尔曼滤波方法作为参数辨识方法,卡尔曼滤波方程采用文献《卡尔曼滤波和组合导航原理》(第一版,秦永元等编著)中的形式,具体公式如下:
状态一步预测
状态估计
滤波增益矩阵
一步预测误差方差阵
估计误差方差阵
Pk=[I-KkHk]Pk,k-1
其中,I为单位矩阵,为一步状态预测值,为状态估计矩阵,Φk,k-1为状态一步转移矩阵,Hk为量测矩阵,Zk为量测量,Kk为滤波增益矩阵,Rk为观测噪声阵,Pk,k-1为一步预测误差方差阵,Pk为估计误差方差阵,Γk,k-1为系统噪声驱动阵,Qk-1为系统噪声阵。
步骤五、导航误差修正
系统组合导航过程中采用实时闭环反馈修正策略,即每1s利用卡尔曼滤波最优估计结果闭环反馈修正惯导误差。
(1)惯导位置误差修正
L′=L-δL
h′=h-δh
λ′=λ-δλ
L′,h′,λ′,表示修正后的系统纬度,高度,经度。
(2)惯导速度误差修正
V′N=VN-δVN
V′U=VU-δVU
V′E=VE-δVE
VN′,VU′,VE′,表示修正后的系统北向速度,天向速度,东向速度。
(3)惯导姿态误差修正
φ=[φn φu φe]T
本发明的有益效果为:
本发明的有益效果是,建立无线电和气压高度表误差模型,实现在卫星无法定位时利用无线电数据对载机位置进行推算,然后利用卡尔曼滤波对无线电测向误差、高度表刻度系数误差和导航系统位置、姿态误差进行准确的的估计,并对位置和姿态误差进行修正,大幅提高导航系统定位精度。
本专利消除了无线电测向误差对无线电位置推算的影响和气压高度表刻度系数误差对高度精度影响,在卫星不可用时实现对导航系统位置误差、姿态误差的修正,提高了整体导航精度。
具体实施方式
本发明具体实施例如下:
一种基于无线电的组合导航方法,包括五个步骤,具体如下:
步骤一、坐标系定义
a)捷联惯导系统载体坐标系(OXbYbZb)
采用“前--上--右”坐标系。坐标原点选取载体的质心,OXb轴沿惯导系统纵轴方向且向前为正,OYb轴沿惯导系统竖轴方向且向上为正,OZb轴沿惯导系统横轴方向且向右为正。
b)地理坐标系(OXgYgZg)
采用“北--天--东”坐标系。坐标原点选取惯导系统的质心,OXg轴沿地理南北方向,指北为正;OYg轴沿地理天方向,指天为正;OZg轴沿地理东西方向,指东为正。
d)导航坐标系(OXnYnZn)
选取地理坐标系为导航坐标系。
步骤二、无线电与高度表误差模型及载机位置推算
(1)无线电误差模型参数主要包括测距误差和测向误差,建立无线电误差模型如下:
S′=S+ΔS
θ′=θ+Δθ
其中,S′表示无线电测距信息,S表示无线电地面站与载机间的真实距离,
ΔS表示无线电测距误差;θ′表示无线电测向信息,θ表示无线电天线与北向的真实夹角,Δθ表示无线电测向误差。
利用无线电测向、测距信息和载机高度信息可对载机位置进行推算。推算公式如下:
式中,Latcal表示推算出的载机纬度;Latls表示无线电地面站纬度,Latreal表示载机真实纬度;Shor表示测距信息在水平方向的分量; RM=R0·(1-2e+3esin2Latcal),表示地球子午圈曲率半径,RN=R0·(1+e·sin2L),表示地球卯酉圈曲率半径:其中:R0=6378137.0(m),e=1/298.257223563;hins表示系统实时输出高度;Loncal表示推算出的载机经度;Lonls表示无线电地面站经度, Lonreal表示载机真实经度。由于无线电测距信息较为准确,结合上式测距误差引起的位置较小,因此可忽略测距误差影响,得
(2)建立气压高度表误差模型
气压高度表误差模型参数主要包括刻度系数误差和常值误差,建立气压高度表误差模型如下:
hreal=(1+δhAC)haltim+Δh
其中,haltim表示气压高度表输出的高度,hreal表示高度真值,δhAC表示气压高度表刻度系数误差,Δh表示气压高度表高度常值误差。
步骤三、构建量测值与量测方程
利用载体推算位置与系统输出位置构造观测量:
式中,latins表示系统输出纬度,δlat表示纬度误差;lonins表示系统输出经度,δlon表示经度误差;Z(lat)表示纬度观测量,Z(lon)表示经度观测量。
构造高度观测量:
由于刻度系数误差δhAC与常值误差Δh均未知,在用户初始装订地点、初始时刻,认为气压高度表高度常值误差为:
b=hreal(0)-haltim(0)=Δh+δhAC·haltim(0)
hreal(0)表示初始时刻高度真值,haltim(0)表示高度表初始时刻输出值。在后续公式推导中需用到气压高度变量h′altim,h′altim是在气压高度表的实测值haltim的基础上累加装订初始时刻计算常值误差b得到,可表示为:
h′altim=haltim+b
因此系统中高度观测量为:
Z(h)=hins-h′altim=hreal(t)+δh-(haltim(t)+b)
=δh+δhAC·(haltim(t)-haltim(0))
hins为定位定向系统实时输出的高程,hreal(t)为t时刻高度真值,δh为t时刻定位定向系统的高度误差,haltim(t)为t时刻气压高度表输出值,Z(h)表示高度观测量。
滤波器量测方程形式如下:
Z=HX+V
Z2=[hins-(haltim+b)]
H2=[01×6 0 1 0 01×9 (haltim(t)-haltim(0)) 01×3]
步骤四、卡尔曼滤波
卡尔曼滤波实质上是一种递推线性最小方差滤波方法,它不要求储存过去的量测值,只要根据当时的量测值和前一时刻的估计,就可以实时地计算出所需信号的估计。
(1)误差模型
本专利所设计的组合导航方法误差主要包括2个方面:一是惯导的导航参数解算误差;二是系统的惯性器件和外部辅助器件自身误差和其受环境影响而引起的误差。采用间接法滤波,系统状态方程就是各误差方程,共选取17个系统状态:
X=[δVn,δVu,δVe,φn,φu,φe,δL,δh,δλ,▽x,▽y,▽z,εx,εy,εz,δhAC,Δθ]T其中:
δVn,δVu,δVe分别表示捷联惯导系统北向、天向、东向的速度误差;
φn,φu,φe分别表示捷联惯导系统导航坐标系内北、天、东三个方向的失准角;
δL,δh,δλ分别表示捷联惯导系统的纬度误差、高度误差、经度误差;
▽x,▽y,▽z分别表示捷联惯导系统载体坐标系内X、Y、Z三个方向的加速度计零偏;
εx,εy,εz分别表示捷联惯导系统载体坐标系内X、Y、Z三个方向的陀螺漂移。
δhAC表示高度表刻度系数误差;
Δθ表示无线电测向误差;
系统状态方程为:
式中:X为上述17个状态;W为系统白噪声向量;系数矩阵F根据误差方程求取。可表示为:
其中:表示惯导系统从载体坐标系到导航坐标系的姿态矩阵;VN,VU,VE,表示系统实时计算得到的北向速度,天向速度,东向速度;L,h,λ,表示系统实时计算得到的纬度,高度,经度;fN、fU、fE:分别表示惯导系统X、Y、 Z三个方向的比力输出值转换到导航坐标系内N、U、E方向的表示值,公式如下:其中fbx、fby、fbz表示惯导系统X、Y、Z三个方向的比力值,可直接测得;ωie:表示地球自转角速率,ωie=0.000072921165(rad/s)。
(2)卡尔曼滤波模型
建立上述误差模型后,选用卡尔曼滤波方法作为参数辨识方法,卡尔曼滤波方程采用文献《卡尔曼滤波和组合导航原理》(第一版,秦永元等编著)中的形式,具体公式如下:
状态一步预测
状态估计
滤波增益矩阵
一步预测误差方差阵
估计误差方差阵
Pk=[I-KkHk]Pk,k-1
其中,I为单位矩阵,为一步状态预测值,为状态估计矩阵,Φk,k-1为状态一步转移矩阵,Hk为量测矩阵,Zk为量测量,Kk为滤波增益矩阵,Rk为观测噪声阵,Pk,k-1为一步预测误差方差阵,Pk为估计误差方差阵,Γk,k-1为系统噪声驱动阵,Qk-1为系统噪声阵。
步骤五、导航误差修正
系统组合导航过程中采用实时闭环反馈修正策略,即每1s利用卡尔曼滤波最优估计结果闭环反馈修正惯导误差。
(1)惯导位置误差修正
L′=L-δL
h′=h-δh
λ′=λ-δλ
L′,h′,λ′,表示修正后的系统纬度,高度,经度。
(2)惯导速度误差修正
V′N=VN-δVN
V′U=VU-δVU
V′E=VE-δVE
VN′,VU′,VE′,表示修正后的系统北向速度,天向速度,东向速度。
(3)惯导姿态误差修正
φ=[φn φu φe]T
Claims (9)
1.一种基于无线电的组合导航方法,包括五个步骤,其特征在于:步骤一,坐标系定义,步骤二,无线电与高度表误差模型及载机位置推算,步骤三,构建量测值与量测方程,步骤四,卡尔曼滤波,步骤五、导航误差修正。
2.如权利要求1所述的一种基于无线电的组合导航方法,其特征在于:所述步骤一、坐标系定义包括,
a)捷联惯导系统载体坐标系OXbYbZb;
采用“前--上--右”坐标系;坐标原点选取载体的质心,OXb轴沿惯导系统纵轴方向且向前为正,OYb轴沿惯导系统竖轴方向且向上为正,OZb轴沿惯导系统横轴方向且向右为正;
b)地理坐标系OXgYgZg;
采用“北--天--东”坐标系;坐标原点选取惯导系统的质心,OXg轴沿地理南北方向,指北为正;OYg轴沿地理天方向,指天为正;OZg轴沿地理东西方向,指东为正;
d)导航坐标系OXnYnZn;
选取地理坐标系为导航坐标系。
3.如权利要求1所述的一种基于无线电的组合导航方法,其特征在于:所述步骤二、无线电与高度表误差模型及载机位置推算
(1)无线电误差模型参数主要包括测距误差和测向误差,建立无线电误差模型如下:
S′=S+ΔS
θ′=θ+Δθ
其中,S′表示无线电测距信息,S表示无线电地面站与载机间的真实距离,
ΔS表示无线电测距误差;θ′表示无线电测向信息,θ表示无线电天线与北向的真实夹角,Δθ表示无线电测向误差;
利用无线电测向、测距信息和载机高度信息可对载机位置进行推算;推算公式如下:
式中,Latcal表示推算出的载机纬度;Latls表示无线电地面站纬度,Latreal表示载机真实纬度;Shor表示测距信息在水平方向的分量;RM=R0·(1-2e+3esin2Latcal),表示地球子午圈曲率半径,RN=R0·(1+e·sin2L),表示地球卯酉圈曲率半径:其中:R0=6378137.0(m),e=1/298.257223563;hins表示系统实时输出高度;Loncal表示推算出的载机经度;Lonls表示无线电地面站经度,Lonreal表示载机真实经度;由于无线电测距信息较为准确,结合上式测距误差引起的位置较小,因此可忽略测距误差影响,得
(2)建立气压高度表误差模型
气压高度表误差模型参数主要包括刻度系数误差和常值误差,建立气压高度表误差模型如下:
hreal=(1+δhAC)haltim+Δh
其中,haltim表示气压高度表输出的高度,hreal表示高度真值,δhAC表示气压高度表刻度系数误差,Δh表示气压高度表高度常值误差。
4.如权利要求1所述的一种基于无线电的组合导航方法,其特征在于:所述步骤三、构建量测值与量测方程
利用载体推算位置与系统输出位置构造观测量:
式中,latins表示系统输出纬度,δlat表示纬度误差;lonins表示系统输出经度,δlon表示经度误差;Z(lat)表示纬度观测量,Z(lon)表示经度观测量;
构造高度观测量:
由于刻度系数误差δhAC与常值误差Δh均未知,在用户初始装订地点、初始时刻,认为气压高度表高度常值误差为:
b=hreal(0)-haltim(0)=Δh+δhAC·haltim(0)
hreal(0)表示初始时刻高度真值,haltim(0)表示高度表初始时刻输出值;在后续公式推导中需用到气压高度变量h′altim,h′altim是在气压高度表的实测值haltim的基础上累加装订初始时刻计算常值误差b得到,可表示为:
h′altim=haltim+b
因此系统中高度观测量为:
Z(h)=hins-h′altim=hreal(t)+δh-(haltim(t)+b)
=δh+δhAC·(haltim(t)-haltim(0))
hins为定位定向系统实时输出的高程,hreal(t)为t时刻高度真值,δh为t时刻定位定向系统的高度误差,haltim(t)为t时刻气压高度表输出值,Z(h)表示高度观测量;
滤波器量测方程形式如下:
Z=HX+V
Z2=[hins-(haltim+b)]
H2=[01×6 0 1 0 01×9 (haltim(t)-haltim(0)) 01×3]。
5.如权利要求1所述的一种基于无线电的组合导航方法,其特征在于:所述步骤四、卡尔曼滤波,
卡尔曼滤波实质上是一种递推线性最小方差滤波方法,它不要求储存过去的量测值,只要根据当时的量测值和前一时刻的估计,就可以实时地计算出所需信号的估计;
(1)误差模型
本专利所设计的组合导航方法误差主要包括2个方面:一是惯导的导航参数解算误差;二是系统的惯性器件和外部辅助器件自身误差和其受环境影响而引起的误差;采用间接法滤波,系统状态方程就是各误差方程,共选取17个系统状态:
δVn,δVu,δVe分别表示捷联惯导系统北向、天向、东向的速度误差;
φn,φu,φe分别表示捷联惯导系统导航坐标系内北、天、东三个方向的失准角;
δL,δh,δλ分别表示捷联惯导系统的纬度误差、高度误差、经度误差;
εx,εy,εz分别表示捷联惯导系统载体坐标系内X、Y、Z三个方向的陀螺漂移;
δhAC表示高度表刻度系数误差;
Δθ表示无线电测向误差;
系统状态方程为:
式中:X为上述17个状态;W为系统白噪声向量;系数矩阵F根据误差方程求取;可表示为:
其中:表示惯导系统从载体坐标系到导航坐标系的姿态矩阵;VN,VU,VE,表示系统实时计算得到的北向速度,天向速度,东向速度;L,h,λ,表示系统实时计算得到的纬度,高度,经度;fN、fU、fE:分别表示惯导系统X、Y、Z三个方向的比力输出值转换到导航坐标系内N、U、E方向的表示值,公式如下:其中fbx、fby、fbz表示惯导系统X、Y、Z三个方向的比力值,可直接测得;ωie:表示地球自转角速率,ωie=0.000072921165(rad/s);
(2)卡尔曼滤波模型
建立上述误差模型后,选用卡尔曼滤波方法作为参数辨识方法,卡尔曼滤波方程采用文献《卡尔曼滤波和组合导航原理》(第一版,秦永元等编著)中的形式,具体公式如下:
状态一步预测
状态估计
滤波增益矩阵
一步预测误差方差阵
估计误差方差阵
Pk=[I-KkHk]Pk,k-1
6.如权利要求1所述的一种基于无线电的组合导航方法,其特征在于:所述步骤五、导航误差修正
系统组合导航过程中采用实时闭环反馈修正策略,即每1s利用卡尔曼滤波最优估计结果闭环反馈修正惯导误差;
具体包括惯导位置误差修正,惯导速度误差修正和惯导姿态误差修正。
7.如权利要求6所述的一种基于无线电的组合导航方法,其特征在于:所述惯导位置误差修正,
L′=L-δL
h′=h-δh
λ′=λ-δλ
L′,h′,λ′,表示修正后的系统纬度,高度,经度。
8.如权利要求6所述的一种基于无线电的组合导航方法,其特征在于:所述惯导速度误差修正,
V′N=VN-δVN
V′U=VU-δVU
V′E=VE-δVE
VN′,VU′,VE′,表示修正后的系统北向速度,天向速度,东向速度。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811357855.4A CN111189446B (zh) | 2018-11-15 | 2018-11-15 | 一种基于无线电的组合导航方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811357855.4A CN111189446B (zh) | 2018-11-15 | 2018-11-15 | 一种基于无线电的组合导航方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111189446A true CN111189446A (zh) | 2020-05-22 |
CN111189446B CN111189446B (zh) | 2023-07-14 |
Family
ID=70707076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811357855.4A Active CN111189446B (zh) | 2018-11-15 | 2018-11-15 | 一种基于无线电的组合导航方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111189446B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111947658A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-17 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种通信辅助定位的低成本自主导航装置及导航方法 |
CN112729274A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-30 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种组合导航系统及方法 |
CN114413932A (zh) * | 2022-01-03 | 2022-04-29 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 一种基于车载平台间通信的定位误差修正测试方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102445200A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-05-09 | 南京理工大学 | 微小型个人组合导航系统及其导航定位方法 |
CN102937449A (zh) * | 2012-10-19 | 2013-02-20 | 南京航空航天大学 | 惯性导航系统中跨音速段气压高度计和gps信息两步融合方法 |
CN105865446A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-08-17 | 南京航空航天大学 | 基于大气辅助的惯性高度通道阻尼卡尔曼滤波方法 |
CN106840203A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-06-13 | 南京航空航天大学 | 惯导/气压高度计/gps组合导航系统中气压高度计校正方法 |
-
2018
- 2018-11-15 CN CN201811357855.4A patent/CN111189446B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102445200A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-05-09 | 南京理工大学 | 微小型个人组合导航系统及其导航定位方法 |
CN102937449A (zh) * | 2012-10-19 | 2013-02-20 | 南京航空航天大学 | 惯性导航系统中跨音速段气压高度计和gps信息两步融合方法 |
CN105865446A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-08-17 | 南京航空航天大学 | 基于大气辅助的惯性高度通道阻尼卡尔曼滤波方法 |
CN106840203A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-06-13 | 南京航空航天大学 | 惯导/气压高度计/gps组合导航系统中气压高度计校正方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
刘伟等: "高精度、微小型惯性/GPS 组合导航系统研究", 《武汉大学学报· 信息科学版》 * |
张旭: "基于大气高度辅助的机载 SINS/SAR组合导航研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111947658A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-17 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种通信辅助定位的低成本自主导航装置及导航方法 |
CN112729274A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-30 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种组合导航系统及方法 |
CN112729274B (zh) * | 2020-12-11 | 2023-01-10 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种组合导航系统及方法 |
CN114413932A (zh) * | 2022-01-03 | 2022-04-29 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 一种基于车载平台间通信的定位误差修正测试方法 |
CN114413932B (zh) * | 2022-01-03 | 2024-05-14 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 一种基于车载平台间通信的定位误差修正测试方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111189446B (zh) | 2023-07-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110487301B (zh) | 一种雷达辅助机载捷联惯性导航系统初始对准方法 | |
RU2662460C1 (ru) | Способ обновления углового положения сельскохозяйственной машины, основанный на девятиосевом датчике на основе мэмс | |
CN110779521A (zh) | 一种多源融合的高精度定位方法与装置 | |
CN110146075B (zh) | 一种增益补偿自适应滤波的sins/dvl组合定位方法 | |
CN101949703B (zh) | 一种捷联惯性/卫星组合导航滤波方法 | |
CN110146076B (zh) | 一种无逆矩阵自适应滤波的sins/dvl组合定位方法 | |
CN110926468A (zh) | 基于传递对准的动中通天线多平台航姿确定方法 | |
CN101893445A (zh) | 摇摆状态下低精度捷联惯导系统快速初始对准方法 | |
CN113252038B (zh) | 基于粒子群算法的航迹规划地形辅助导航方法 | |
CN109612460B (zh) | 一种基于静止修正的垂线偏差测量方法 | |
CN111189446B (zh) | 一种基于无线电的组合导航方法 | |
CN110133692B (zh) | 惯导技术辅助的高精度gnss动态倾斜测量系统及方法 | |
CN111982106A (zh) | 导航方法、装置、存储介质及电子装置 | |
CN113503892B (zh) | 一种基于里程计和回溯导航的惯导系统动基座初始对准方法 | |
CN103604428A (zh) | 基于高精度水平基准的星敏感器定位方法 | |
CN110398242A (zh) | 一种高旋高过载条件飞行器的姿态角确定方法 | |
CN108225312B (zh) | 一种gnss/ins松组合中杆臂估计以及补偿方法 | |
CN114061623A (zh) | 一种基于双天线测向的惯性传感器零偏误差辨识方法 | |
CN116222551A (zh) | 一种融合多种数据的水下导航方法及装置 | |
CN111307114A (zh) | 基于运动参考单元的水面舰船水平姿态测量方法 | |
CN109084755B (zh) | 一种基于重力视速度与参数辨识的加速度计零偏估计方法 | |
RU2548115C1 (ru) | Безплатформенный навигационный комплекс с инерциальной системой ориентации на "грубых" чувствительных элементах и способ коррекции его инерциальных датчиков | |
CN112798014A (zh) | 一种基于重力场球谐模型补偿垂线偏差的惯导自对准方法 | |
CN117053802A (zh) | 一种基于旋转mems imu的车载导航系统定位误差减小的方法 | |
CN114061574B (zh) | 一种基于位置不变约束及零速校正的采煤机定姿定向方法 |
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 |