CN111707254A - 基于bds/ins组合导航的垂线偏差测量方法及系统 - Google Patents

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CN111707254A CN202010596344.9A CN202010596344A CN111707254A CN 111707254 A CN111707254 A CN 111707254A CN 202010596344 A CN202010596344 A CN 202010596344A CN 111707254 A CN111707254 A CN 111707254A
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Abstract

本发明提供了一种基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法及系统，所述方法包括：基于BDS/INS组合导航确定姿态差；根据所述姿态差构建观测方程；建立状态方程；根据所述状态方程和所述观测方程确定垂线偏差的扰动量；根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差。本发明基于BDS/INS组合导航实现垂线偏差的动态测测量，提高了测量效率和精度，克服传统能静态观测测量效率低，过程繁琐且易受天气因素影响等问题。

Description

基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法及系统
技术领域
本发明涉及重力测量技术领域，特别是涉及一种基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法及系统。
背景技术
地球重力是地球物质所产生的引力和自转产生的离心力的合力，它是反映地球物质分布与旋转运动信息的基本物理量。为了方便科学研究和工程应用，通常选择一个密度均匀、形状规则且匀速自转的质体作为地球的近似，这一质体称为正常地球模型，其产生的重力场称为正常重力场。但由于地球真实形状不规则及内部物质分布不均匀，真实重力与正常重力之间存在较大的差异，该差异称为重力异常。由于重力异常的存在，真实重力矢量与正常重力矢量存在差异，其大小的差异表现为重力异常，方向的差异表现为垂线偏差(deflection ofthe vertical，DOV)。
传统地面静态测量方法可以获取地球重力场的高频信息，但由于其受地形等客观因素的制约，在沙漠、海洋、冰川、高山、沼泽等地区难以开展。另外只能静态观测，不能在动态环境下正常使用，测量效率低，过程繁琐且易受天气因素影响等问题。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法及系统，不仅实现动态测量垂线偏差，还提高测量效率和精度。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法，所述方法包括：
步骤S1：基于BDS/INS组合导航确定姿态差；
步骤S2：根据所述姿态差构建观测方程；
步骤S3：建立状态方程；
步骤S4：根据所述状态方程和所述观测方程确定垂线偏差的扰动量；
步骤S5：根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差。
可选地，所述基于BDS/INS组合导航确定姿态差，具体包括：
步骤S11：利用惯性导航系统INS获取加速度数据和陀螺数据；
步骤S12：对所述加速度数据和所述陀螺数据进行惯性导航解算，获得INS解算信息；
步骤S13：利用北斗卫星导航系统BDS获取BDS位置信息；
步骤S14：对所述INS解算信息和所述BDS位置信息进行姿态解算，获得IMU姿态输出信息；
步骤S15：对所述INS解算信息和所述BDS位置信息进行组合，获得BDS/INS组合姿态信息；
步骤S16：对所述BDS/INS组合姿态信息和所述IMU姿态输出信息作差，获得姿态差。
可选地，所述根据所述姿态差构建观测方程，具体公式为：
Figure BDA0002557512090000021
其中，ΔΘN和ΔΘE分别为北向分量的姿态差和东向分量的姿态差，
Figure BDA0002557512090000022
和
Figure BDA0002557512090000023
分别为南北方向垂线偏差的中低频分量和东西方向垂线偏差的中低频分量，C1和C2分别为b系到n系的方向余弦矩阵的第1行和第2行，NΘE和NΘN分别为东向观测噪声和北向观测噪声，g为正常重力值，δψn为IMU在n系下的姿态误差，εb为陀螺在b系下的零偏，
Figure BDA0002557512090000024
为加速度计在b系下的零偏，xξ、xη均为中间变量，δξ、δη分别为南北方向垂线偏差的扰动量、东西方向垂线偏差的扰动量。
可选地，所述建立状态方程，具体公式为：
Figure BDA0002557512090000025
其中：
Figure BDA0002557512090000031
ω0为中心频率，
Figure BDA0002557512090000032
为阻尼参数，
Figure BDA0002557512090000033
为角速度矢量，
Figure BDA0002557512090000034
为b系到n系的方向余弦矩阵，qη和qξ均为过程噪声，qE为高斯白噪声东向分量，qN为高斯白噪声北向分量，qU为高斯白噪声天向分量。
可选地，根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差，具体公式为：
Figure BDA0002557512090000035
其中，ξ为垂线偏差的南北分量，η为垂线偏差的东西分量，
Figure BDA0002557512090000036
和
Figure BDA0002557512090000037
分别为南北方向垂线偏差的中低频分量和东西方向垂线偏差的中低频分量，由EGM2008全球重力场模型计算得到，δξ、δη分别为南北方向垂线偏差的扰动量、东西方向垂线偏差的扰动量。
本发明还提供一种基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量系统，所述系统包括：
姿态差确定模块，用于基于BDS/INS组合导航确定姿态差；
观测方程构建模块，用于根据所述姿态差构建观测方程；
状态方程构建模块，用于建立状态方程；
扰动量确定模块，用于根据所述状态方程和所述观测方程确定垂线偏差的扰动量；
垂线偏差确定模块，用于根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差。
可选地，所述姿态差确定模块，具体包括：
第一获取单元，用于利用惯性导航系统INS获取加速度数据和陀螺数据；
惯性导航解算单元，用于对所述加速度数据和所述陀螺数据进行惯性导航解算，获得INS解算信息；
第二获取单元，用于利用北斗卫星导航系统BDS获取BDS位置信息；
姿态解算单元，用于对所述INS解算信息和所述BDS位置信息进行姿态解算，获得IMU姿态输出信息；
组合单元，用于对所述INS解算信息和所述BDS位置信息进行组合，获得BDS/INS组合姿态信息；
姿态差确定单元，用于对所述BDS/INS组合姿态信息和所述IMU姿态输出信息作差，获得姿态差。
可选地，所述根据所述姿态差构建观测方程，具体公式为：
Figure BDA0002557512090000041
其中，ΔΘN和ΔΘE分别为北向分量的姿态差和东向分量的姿态差，
Figure BDA0002557512090000042
和
Figure BDA0002557512090000043
分别为南北方向垂线偏差的中低频分量和东西方向垂线偏差的中低频分量，C1和C2分别为b系到n系的方向余弦矩阵的第1行和第2行，NΘE和NΘN分别为东向观测噪声和北向观测噪声，g为正常重力值，δψn为IMU在n系下的姿态误差，εb为陀螺在b系下的零偏，
Figure BDA0002557512090000044
为加速度计在b系下的零偏，xξ、xη均为中间变量，δξ、δη分别为南北方向垂线偏差的扰动量、东西方向垂线偏差的扰动量。
可选地，所述建立状态方程，具体公式为：
Figure BDA0002557512090000045
其中：
Figure BDA0002557512090000046
ω0为中心频率，
Figure BDA0002557512090000047
为阻尼参数，
Figure BDA0002557512090000048
为角速度矢量，
Figure BDA0002557512090000049
为b系到n系的方向余弦矩阵，qη和qξ均为过程噪声，qE为高斯白噪声东向分量，qN为高斯白噪声北向分量，qU为高斯白噪声天向分量。
可选地，根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差，具体公式为：
Figure BDA0002557512090000051
其中，ξ为垂线偏差的南北分量，η为垂线偏差的东西分量，
Figure BDA0002557512090000052
和
Figure BDA0002557512090000053
分别为南北方向垂线偏差的中低频分量和东西方向垂线偏差的中低频分量，由EGM2008全球重力场模型计算得到，δξ、δη分别为南北方向垂线偏差的扰动量、东西方向垂线偏差的扰动量。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法及系统，所述方法包括：基于BDS/INS组合导航确定姿态差；根据所述姿态差构建观测方程；建立状态方程；根据所述状态方程和所述观测方程确定垂线偏差的扰动量；根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差。本发明基于BDS/INS组合导航实现垂线偏差的动态测测量，提高了测量效率和精度，克服传统能静态观测测量效率低，过程繁琐且易受天气因素影响等问题。
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BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法流程图；
图2为本发明实施例基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量系统结构图；
图3为本发明实施例载体的航行轨迹；
图4中(a)为本发明实施例δφE-ξ随时间的变化情况；
图4中(b)为本发明实施例δφN-η随时间的变化情况；
图5中(a)为本发明实施例载体航迹上的垂线偏差南北分量分布；
图5中(b)为本发明实施例载体航迹上的垂线偏差东西分量分布；
图6中(a)为本发明实施例IMU姿态误差δψE；
图6中(b)为本发明实施例IMU姿态误差δψN。
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。
本发明的目的是提供一种基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法及系统，不仅实现动态测量垂线偏差，还提高测量效率和精度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明中的BDS为北斗卫星导航系统，INS为惯性导航系统，IMU为惯性测量单元。惯性导航系统INS是完全自主的无源导航系统，既不从外部接收信号，也不向外部发射信号。惯性导航系统需精确知道导航起始时载体的位置，通过时间和速度的变化推算出载体的位置信息。INS的缺点是随着时间的积累，误差会增加，因此引入北斗卫星导航系统BDS来改善载体位置信息。
如图1所示，本发明提供了一种基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法，所述方法包括：
步骤S1：基于BDS/INS组合导航确定姿态差；
步骤S2：根据所述姿态差构建观测方程；
步骤S3：建立状态方程；
步骤S4：根据所述状态方程和所述观测方程确定垂线偏差的扰动量；
步骤S5：根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差。
下面对各个步骤进行详细论述：
步骤S1：基于BDS/INS组合导航确定姿态差，具体包括：
步骤S11：利用惯性导航系统INS获取加速度数据和陀螺数据；
步骤S12：对所述加速度数据和所述陀螺数据进行惯性导航解算，获得INS解算信息；
步骤S13：利用北斗卫星导航系统BDS获取BDS位置信息；
步骤S14：对所述INS解算信息和所述BDS位置信息进行姿态解算，获得IMU姿态输出信息；
步骤S15：对所述INS解算信息和所述BDS位置信息进行组合，获得BDS/INS组合姿态信息；
步骤S16：对所述BDS/INS组合姿态信息和所述IMU姿态输出信息作差，获得姿态差，具体公式为：
Figure BDA0002557512090000071
其中，ΔΘN和ΔΘE分别为北向分量的姿态差和东向分量的姿态差，δφN和δφE分别为北向分量的BDS/INS组合姿态信息和东向分量的BDS/INS组合姿态信息，δψN和δψE分别为北向分量的IMU姿态输出信息和东向分量的IMU姿态输出信息。
步骤S2：根据所述姿态差构建观测方程，具体公式为：
Figure BDA0002557512090000072
其中，ΔΘN和ΔΘE分别为北向分量的姿态差和东向分量的姿态差，
Figure BDA0002557512090000073
和
Figure BDA0002557512090000074
分别为南北方向垂线偏差的中低频分量和东西方向垂线偏差的中低频分量，C1和C2分别为b系到n系的方向余弦矩阵的第1行和第2行，NΘE和NΘN分别为东向观测噪声和北向观测噪声，g为正常重力值，δψn为IMU在n系下的姿态误差，εb为陀螺在b系下的零偏，
Figure BDA0002557512090000075
为加速度计在b系下的零偏，xξ、xη均为中间变量，δξ、δη分别为南北方向垂线偏差的扰动量、东西方向垂线偏差的扰动量；b系为载体系，n系为当地地理坐标系。
垂线偏差的中长波分量已从BDS/INS组合姿态信息和IMU姿态输出信息中去除，待估算的垂线偏差信号只包含短波垂线偏差扰动。由于短波垂线偏差扰动与低频的姿态基准误差的功率谱在频域上重叠区域很小，从客观上削弱了垂线偏差信号与干扰信号的耦合。
步骤S3：建立状态方程，具体公式为：
Figure BDA0002557512090000081
其中：
Figure BDA0002557512090000082
ω0为中心频率，
Figure BDA0002557512090000083
为阻尼参数，
Figure BDA0002557512090000084
为角速度矢量，
Figure BDA0002557512090000085
为b系到n系的方向余弦矩阵，qη和qξ均为过程噪声，qE为高斯白噪声东向分量，qN为高斯白噪声北向分量，qU为高斯白噪声天向分量。
步骤S4：根据所述状态方程和所述观测方程确定垂线偏差的扰动量；所述垂线偏差的扰动量垂线偏南北方向差扰动量δξ和垂线偏东西方向差扰动量δη。
步骤S5：根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差，具体公式为：
Figure BDA0002557512090000086
其中，ξ为垂线偏差的南北分量，η为垂线偏差的东西分量，
Figure BDA0002557512090000087
和
Figure BDA0002557512090000088
分别为南北方向垂线偏差的中低频分量和东西方向垂线偏差的中低频分量，由EGM2008全球重力场模型计算得到，δξ、δη分别为南北方向垂线偏差的扰动量、东西方向垂线偏差的扰动量。
本发明中BDS/INS组合姿态信息反馈并校正INS解算信息，BDS限制了INS的漂移，INS提供连续的解算信息输出，弥补BDS由于遮挡、多径效应等引起的信号中断。
如图2所示，本发明还提供一种基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量系统，所述系统包括：
姿态差确定模块1，用于基于BDS/INS组合导航确定姿态差；
观测方程构建模块2，用于根据所述姿态差构建观测方程；
状态方程构建模块3，用于建立状态方程；
扰动量确定模块4，用于根据所述状态方程和所述观测方程确定垂线偏差的扰动量；
垂线偏差确定模块5，用于根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差。
下面进行详细论述
所述姿态差确定模块1，具体包括：
第一获取单元，用于利用惯性导航系统INS获取加速度数据和陀螺数据；
惯性导航解算单元，用于对所述加速度数据和所述陀螺数据进行惯性导航解算，获得INS解算信息；
第二获取单元，用于利用北斗卫星导航系统BDS获取BDS位置信息；
姿态解算单元，用于对所述INS解算信息和所述BDS位置信息进行姿态解算，获得IMU姿态输出信息；
组合单元，用于对所述INS解算信息和所述BDS位置信息进行组合，获得BDS/INS组合姿态信息；
姿态差确定单元，用于对所述BDS/INS组合姿态信息和所述IMU姿态输出信息作差，获得姿态差。
根据所述姿态差构建观测方程，具体公式为：
Figure BDA0002557512090000091
其中，ΔΘN和ΔΘE分别为北向分量的姿态差和东向分量的姿态差，
Figure BDA0002557512090000092
和
Figure BDA0002557512090000093
分别为南北方向垂线偏差的中低频分量和东西方向垂线偏差的中低频分量，C1和C2分别为b系到n系的方向余弦矩阵的第1行和第2行，NΘE和NΘN分别为东向观测噪声和北向观测噪声，g为正常重力值，δψn为IMU在n系下的姿态误差，εb为陀螺在b系下的零偏，
Figure BDA0002557512090000094
为加速度计在b系下的零偏，xξ、xη均为中间变量，δξ、δη分别为南北方向垂线偏差的扰动量、东西方向垂线偏差的扰动量。
所述建立状态方程，具体公式为：
Figure BDA0002557512090000101
其中：
Figure BDA0002557512090000102
ω0为中心频率，
Figure BDA0002557512090000103
为阻尼参数，
Figure BDA0002557512090000104
为角速度矢量，
Figure BDA0002557512090000105
为b系到n系的方向余弦矩阵，qη和qξ均为过程噪声，qE为高斯白噪声东向分量，qN为高斯白噪声北向分量，qU为高斯白噪声天向分量。
根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差，具体公式为：
Figure BDA0002557512090000106
其中，ξ为垂线偏差的南北分量，η为垂线偏差的东西分量，
Figure BDA0002557512090000107
和
Figure BDA0002557512090000108
分别为南北方向垂线偏差的中低频分量和东西方向垂线偏差的中低频分量，由EGM2008全球重力场模型计算得到，δξ、δη分别为南北方向垂线偏差的扰动量、东西方向垂线偏差的扰动量。
仿真验证
仿真中采用的惯性测量单元只考虑常值零偏误差和高斯白噪声误差。惯性测量器件和BDS的误差参数如表1所示。
表1仿真采用的传感器参数
Figure BDA0002557512090000109
Figure BDA0002557512090000111
图3为载体的轨迹的变化。图4中(a)、(b)为仿真得到δφE-ξ和δφN-η随时间的变化情况，从图中可以看出，δφE-ξ和δφN-η的数值均在0附近上下震荡，而且震荡幅度比较小，因此BDS/INS组合导航系统的姿态误差能够很好的耦合垂线偏差的变化。
载体航迹上的垂线偏差分布用EGM2008全球重力模型计算，EGM2008全球重力场模型利用卫星测高数据、GRACE卫星重力数据、地面重力数据等共同解算获得具有较好的低频信息，且阶数越靠前精度越高。图5中(a)为载体航迹上的垂线偏差的南北分量分布，从图中可以看出载体航迹上的垂线偏差的南北分量的变化范围为-15″到22″。图5中(b)为载体航迹上的垂线偏差的东西分量分布，从图中可以看出载体航迹上的垂线偏差的东西分量的变化范围为-23″到12″。
本实施例的基准为IMU提供的三个陀螺姿态输出，用于获取BDS/INS组合姿态信息以实现确定垂线偏差。姿态参考基准误差是由陀螺提供，虽然陀螺引起的姿态误差主要受地球自转周期影响，且表现为低频特性，然而其频谱在中高频也有一定的分量。因此随着时间的延长，陀螺误差将增大，中高频的IMU姿态误差的增益将增大，与垂线偏差扰动的频谱发生混叠，这导致产生垂线偏差扰动误差。为了能够清楚分析IMU姿态输出信息对垂线偏差估计的影响，本实施例构造姿态差ΔΘE、ΔΘN。设置IMU的初始航向姿态误差为15″，初始水平姿态误差为10″，陀螺仪器的角度随机游走(AWR)为
Figure BDA0002557512090000112
并获得相应的IMU姿态误差δψE、δψN，如图6所示。图6中(a)为IMU姿态误差δψE，图6中(b)为IMU姿态误差δψN，可以看出IMU的姿态误差主要变现为低频特性。因此在频域上与垂线偏差扰动几乎没有重叠现象。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1：基于BDS/INS组合导航确定姿态差；
步骤S2：根据所述姿态差构建观测方程；
步骤S3：建立状态方程；
步骤S4：根据所述状态方程和所述观测方程确定垂线偏差的扰动量；
步骤S5：根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差。
2.根据权利要求1所述的基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法，其特征在于，所述基于BDS/INS组合导航确定姿态差，具体包括：
步骤S11：利用惯性导航系统INS获取加速度数据和陀螺数据；
步骤S12：对所述加速度数据和所述陀螺数据进行惯性导航解算，获得INS解算信息；
步骤S13：利用北斗卫星导航系统BDS获取BDS位置信息；
步骤S14：对所述INS解算信息和所述BDS位置信息进行姿态解算，获得IMU姿态输出信息；
步骤S15：对所述INS解算信息和所述BDS位置信息进行组合，获得BDS/INS组合姿态信息；
步骤S16：对所述BDS/INS组合姿态信息和所述IMU姿态输出信息作差，获得姿态差。
3.根据权利要求1所述的基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法，其特征在于，所述根据所述姿态差构建观测方程，具体公式为：
Figure FDA0002557512080000011
其中，ΔΘN和ΔΘE分别为北向分量的姿态差和东向分量的姿态差，
Figure FDA0002557512080000012
和
Figure FDA0002557512080000013
分别为南北方向垂线偏差的中低频分量和东西方向垂线偏差的中低频分量，C1和C2分别为b系到n系的方向余弦矩阵的第1行和第2行，NΘE和NΘN分别为东向观测噪声和北向观测噪声，g为正常重力值，δψn为IMU在n系下的姿态误差，εb为陀螺在b系下的零偏，
Figure FDA0002557512080000021
为加速度计在b系下的零偏，xξ、xη均为中间变量，δξ、δη分别为南北方向垂线偏差的扰动量、东西方向垂线偏差的扰动量。
4.根据权利要求1所述的基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法，其特征在于，所述建立状态方程，具体公式为：
Figure FDA0002557512080000022
其中：
Figure FDA0002557512080000023
ω0为中心频率，
Figure FDA0002557512080000024
为阻尼参数，
Figure FDA0002557512080000025
为角速度矢量，
Figure FDA0002557512080000026
为b系到n系的方向余弦矩阵，qη和qξ均为过程噪声，qE为高斯白噪声东向分量，qN为高斯白噪声北向分量，qU为高斯白噪声天向分量。
5.根据权利要求1所述的基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量方法，其特征在于，根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差，具体公式为：
Figure FDA0002557512080000027
其中，ξ为垂线偏差的南北分量，η为垂线偏差的东西分量，
Figure FDA0002557512080000028
和
Figure FDA0002557512080000029
分别为南北方向垂线偏差的中低频分量和东西方向垂线偏差的中低频分量，由EGM2008全球重力场模型计算得到，δξ、δη分别为南北方向垂线偏差的扰动量、东西方向垂线偏差的扰动量。
6.一种基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量系统，其特征在于，所述系统包括：
姿态差确定模块，用于基于BDS/INS组合导航确定姿态差；
观测方程构建模块，用于根据所述姿态差构建观测方程；
状态方程构建模块，用于建立状态方程；
扰动量确定模块，用于根据所述状态方程和所述观测方程确定垂线偏差的扰动量；
垂线偏差确定模块，用于根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差。
7.根据权利要求6所述的基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量系统，其特征在于，所述姿态差确定模块，具体包括：
第一获取单元，用于利用惯性导航系统INS获取加速度数据和陀螺数据；
惯性导航解算单元，用于对所述加速度数据和所述陀螺数据进行惯性导航解算，获得INS解算信息；
第二获取单元，用于利用北斗卫星导航系统BDS获取BDS位置信息；
姿态解算单元，用于对所述INS解算信息和所述BDS位置信息进行姿态解算，获得IMU姿态输出信息；
组合单元，用于对所述INS解算信息和所述BDS位置信息进行组合，获得BDS/INS组合姿态信息；
姿态差确定单元，用于对所述BDS/INS组合姿态信息和所述IMU姿态输出信息作差，获得姿态差。
8.根据权利要求6所述的基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量系统，其特征在于，所述根据所述姿态差构建观测方程，具体公式为：
Figure FDA0002557512080000031
其中，ΔΘN和ΔΘE分别为北向分量的姿态差和东向分量的姿态差，
Figure FDA0002557512080000032
和
Figure FDA0002557512080000033
分别为南北方向垂线偏差的中低频分量和东西方向垂线偏差的中低频分量，C1和C2分别为b系到n系的方向余弦矩阵的第1行和第2行，NΘE和NΘN分别为东向观测噪声和北向观测噪声，g为正常重力值，δψn为IMU在n系下的姿态误差，εb为陀螺在b系下的零偏，
Figure FDA0002557512080000034
为加速度计在b系下的零偏，xξ、xη均为中间变量，δξ、δη分别为南北方向垂线偏差的扰动量、东西方向垂线偏差的扰动量。
9.根据权利要求6所述的基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量系统，其特征在于，所述建立状态方程，具体公式为：
Figure FDA0002557512080000041
其中：
Figure FDA0002557512080000042
ω0为中心频率，
Figure FDA0002557512080000043
为阻尼参数，
Figure FDA0002557512080000044
为角速度矢量，
Figure FDA0002557512080000045
为b系到n系的方向余弦矩阵，qη和qξ均为过程噪声，qE为高斯白噪声东向分量，qN为高斯白噪声北向分量，qU为高斯白噪声天向分量。
10.根据权利要求6所述的基于BDS/INS组合导航的垂线偏差测量系统，其特征在于，根据所述垂线偏差的扰动量确定垂线偏差，具体公式为：
Figure FDA0002557512080000046
其中，ξ为垂线偏差的南北分量，η为垂线偏差的东西分量，
Figure FDA0002557512080000047
和
Figure FDA0002557512080000048
分别为南北方向垂线偏差的中低频分量和东西方向垂线偏差的中低频分量，由EGM2008全球重力场模型计算得到，δξ、δη分别为南北方向垂线偏差的扰动量、东西方向垂线偏差的扰动量。
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