一種基于邊緣化ckf重力輔助導(dǎo)航的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于邊緣化CKF重力輔助導(dǎo)航的方法，包括：實時獲取慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的位置信息及重力儀測得的重力異常值；建立慣性器件輸出誤差模型及慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差方程，確定狀態(tài)量和量測量；將迭代過程分為狀態(tài)更新和量測更新；濾波過程中各個時刻的觀測量為重力儀實時測量的重力異常值，估計觀測預(yù)測值、自相關(guān)協(xié)方差陣、互相關(guān)協(xié)方差陣及卡爾曼增益；根據(jù)得到的狀態(tài)和觀測預(yù)測值，計算狀態(tài)估計值和狀態(tài)誤差協(xié)方差估計值；根據(jù)得到的慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航參數(shù)誤差，通過輸出校正，對慣導(dǎo)系統(tǒng)進行修正。本發(fā)明有效地快速地對實現(xiàn)狀態(tài)估計，借助重力異?；鶞蕡D以采樣點形式進行濾波，避免模型不準確帶來的誤差，可以精確地、快速地實現(xiàn)重力輔助導(dǎo)航。
【專利說明】一種基于邊緣化CKF重力輔助導(dǎo)航的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于重力輔助導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于邊緣化CKF重力輔助導(dǎo)航的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]潛艇等水下潛器的生存能力隨著現(xiàn)代反潛技術(shù)的發(fā)展遭受嚴重威脅，單純依靠慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進行水下導(dǎo)航已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代潛艇導(dǎo)航的精度要求，而將衛(wèi)星、天文、無線電等導(dǎo)航手段與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)組合使用又降低了潛艇的隱蔽性，隨著重力測量技術(shù)的日趨成熟，利用重力異常輔助導(dǎo)航逐漸得到應(yīng)用，由于其無需接收外部信息，也不對外輻射信息，對于提高潛艇等水下潛器的隱蔽性無疑具有非常重要的戰(zhàn)術(shù)價值。
[0003]對于重力異常輔助慣導(dǎo)構(gòu)成的組合導(dǎo)航系統(tǒng)來說，遞推最優(yōu)估計濾波是實現(xiàn)重力輔助慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，其具有從含有噪聲、誤差的數(shù)據(jù)中提取或恢復(fù)精確信息的能力，并保證最佳匹配位置的可信度及精確度。但是，由于傳統(tǒng)非線性濾波算法復(fù)雜度較高或其它缺陷，一般重力匹配算法很難實現(xiàn)精確、快速匹配的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種基于邊緣化CKF重力輔助導(dǎo)航的方法，旨在解決重力輔助導(dǎo)航方法復(fù)雜 度高和實時性差的問題。
[0005]本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種基于邊緣化CKF重力輔助導(dǎo)航的方法，該基于邊緣化CKF重力輔助導(dǎo)航的方法包括以下步驟:
[0006]步驟一，實時獲取慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出位置信息的經(jīng)度和緯度及重力儀測得的重力異常值，并保證慣導(dǎo)系統(tǒng)指示位置信息和重力異常信息在時間上同步；
[0007]步驟二，建立慣性器件輸出誤差模型及慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差方程，確定狀態(tài)量和量測量，量測量為重力異常觀測值；取經(jīng)緯度誤差、速度誤差、平臺姿態(tài)角誤差、加速度計誤差及陀螺誤差為狀態(tài)量，即:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種基于邊緣化CKF重力輔助導(dǎo)航的方法，其特征在于，該基于邊緣化CKF重力輔助導(dǎo)航的方法包括以下步驟: 步驟一，實時獲取慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出位置信息的經(jīng)度和緯度及重力儀測得的重力異常值，并保證慣導(dǎo)系統(tǒng)指示位置信息和重力異常信息在時間上同步； 步驟二，建立慣性器件輸出誤差模型及慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差方程，確定狀態(tài)量和量測量，量測量為重力異常觀測值；取經(jīng)緯度誤差、速度誤差、平臺姿態(tài)角誤差、加速度計誤差及陀螺誤差為狀態(tài)量，即:
2.如權(quán)利要求1所述的基于邊緣化CKF重力輔助導(dǎo)航的方法，其特征在于，在步驟四中，通過Cholesky分解協(xié)方差矩陣即
3.如權(quán)利要求1所述的基于邊緣化CKF重力輔助導(dǎo)航的方法，其特征在于，在步驟五中，借助重力異?；鶞蕡D，通過插值讀取載體所在位置的重力異常值，以采樣點形式來傳播Cubature點，在組合導(dǎo)航過程中，可以通過慣導(dǎo)系統(tǒng)的指示位置(色i)以及狀態(tài)更新階段的位置誤差預(yù)測值近似代替，從而濾波過程中組合導(dǎo)航系統(tǒng)的量測方程可近似為:
4.如權(quán)利要求1所述的基于邊緣化CKF重力輔助導(dǎo)航的方法，其特征在于，在步驟六中，估計觀測預(yù)測值、自相關(guān)協(xié)方差陣、互相關(guān)協(xié)方差陣及卡爾曼增益為 量測預(yù)測值:
5.如權(quán)利要求1所述的基于邊緣化CKF重力輔助導(dǎo)航的方法，其特征在于，在步驟七中，計算狀態(tài)估計值和狀態(tài)誤差協(xié)方差估計值為:

【文檔編號】G01C21/16GK103604430SQ201310545339
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】高偉, 趙博, 周廣濤, 姜鑫, 夏秀瑋, 于春陽, 郝勤順, 孫艷濤, 劉鳳 申請人:哈爾濱工程大學(xué)