專利名稱:慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn)中基準(zhǔn)信息的優(yōu)化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的傳遞對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，尤其涉及動(dòng)基座傳遞對(duì)準(zhǔn)中基準(zhǔn)信息的優(yōu)化處理方法，屬于慣性導(dǎo)航初始對(duì)準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
傳遞對(duì)準(zhǔn)是一種動(dòng)基座條件下的初始對(duì)準(zhǔn)，它主要用于機(jī)載、艦載、潛載和車載制導(dǎo)武器的初始對(duì)準(zhǔn)。慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn)是指，當(dāng)載體運(yùn)動(dòng)時(shí)，載體上需要對(duì)準(zhǔn)的慣導(dǎo)系統(tǒng) (稱為子慣導(dǎo)系統(tǒng))利用載體上已經(jīng)對(duì)準(zhǔn)好的慣導(dǎo)系統(tǒng)(稱為主慣導(dǎo)系統(tǒng))的基準(zhǔn)信息進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的一種方法。慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn)通過比較主慣導(dǎo)與子慣導(dǎo)的輸出信息，采用卡爾曼濾波算法估計(jì)出子慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差參數(shù)，并對(duì)子慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。在動(dòng)基座條件下，采用傳遞對(duì)準(zhǔn)技術(shù)可以有效地提高對(duì)準(zhǔn)精度、極大地縮短對(duì)準(zhǔn)時(shí)間，且可以在運(yùn)動(dòng)過程中迅速重建和恢復(fù)發(fā)生瞬時(shí)故障的慣導(dǎo)系統(tǒng)。
傳遞對(duì)準(zhǔn)的理想狀態(tài)是，將子慣導(dǎo)系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)指標(biāo)調(diào)整到和基準(zhǔn)信息一致。 在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于環(huán)境干擾、信息傳遞過程中引入的各種誤差等，使得子慣導(dǎo)系統(tǒng)接收到的基準(zhǔn)信息品質(zhì)下降，從而影響卡爾曼濾波的估計(jì)效果，導(dǎo)致傳遞對(duì)準(zhǔn)的性能降低。隨著主慣導(dǎo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)率的提高，當(dāng)基準(zhǔn)信息更新周期小于子慣導(dǎo)系統(tǒng)的濾波周期時(shí)，若僅利用濾波更新時(shí)刻的單點(diǎn)信息進(jìn)行濾波，未利用濾波周期內(nèi)的其它量測(cè)值，不利于提高傳遞對(duì)準(zhǔn)的精度；若直接以基準(zhǔn)信息的更新周期作為濾波周期，將導(dǎo)致計(jì)算量大幅增加，影響傳遞對(duì)準(zhǔn)的快速性?；鶞?zhǔn)信息是慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn)的初始輸入，其品質(zhì)問題直接影響子慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航精度和快速響應(yīng)能力。對(duì)基準(zhǔn)信息進(jìn)行優(yōu)化處理，可以在不增加系統(tǒng)硬件成本的前提下，提高基準(zhǔn)輸入的精確程度及可利用程度，從而提高系統(tǒng)的導(dǎo)航精度和快速反應(yīng)能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一套適用于慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn)的基準(zhǔn)信息優(yōu)化處理方法，該方法可以提高對(duì)基準(zhǔn)信息的利用率，同時(shí)提高基準(zhǔn)信息的精度與可靠性，進(jìn)而提升慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn)的整體性能。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn)中基準(zhǔn)信息的優(yōu)化處理方法，其特征在于包括以下步驟
步驟I :設(shè)傳遞對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間為Tta，設(shè)濾波周期為Tfilte，傳遞對(duì)準(zhǔn)的濾波周期的總
數(shù)為^，設(shè)一個(gè)濾波周期內(nèi)基準(zhǔn)信息的更新次數(shù)為M次，設(shè)num為傳遞對(duì)準(zhǔn)過程中的濾波
1 filter
周期序數(shù)，令num = I ；
步驟2 :采用變權(quán)量測(cè)預(yù)處理方法對(duì)主慣導(dǎo)系統(tǒng)提供的基準(zhǔn)速度信息和基準(zhǔn)姿態(tài)信息進(jìn)行優(yōu)化處理，計(jì)算過程包括
步驟2. I :存儲(chǔ)第num個(gè)濾波周期內(nèi)的M次量測(cè)值，分別計(jì)算M次量測(cè)值對(duì)應(yīng)的量測(cè)殘差
權(quán)利要求
1.一種慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn)中基準(zhǔn)信息的優(yōu)化處理方法，由變權(quán)量測(cè)預(yù)處理模塊，異?；鶞?zhǔn)信息檢驗(yàn)?zāi)K，異?；鶞?zhǔn)信息補(bǔ)償模塊和卡爾曼濾波模塊四部分組成，其特征在于包括以下步驟步驟I :設(shè)傳遞對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間為Tta，設(shè)傳遞對(duì)準(zhǔn)的濾波周期為Tfilte，傳遞對(duì)準(zhǔn)的濾波周期的總數(shù)為^，設(shè)一個(gè)濾波周期內(nèi)基準(zhǔn)信息的更新次數(shù)為M次，設(shè)num為傳遞對(duì)準(zhǔn)過程中1 filter的濾波周期序數(shù)，令num = I ；步驟2 :以主慣導(dǎo)系統(tǒng)提供的速度和姿態(tài)信息為基準(zhǔn)信息，將主慣導(dǎo)系統(tǒng)與子慣導(dǎo)系統(tǒng)的速度之差、姿態(tài)之差作為量測(cè)值，計(jì)算基準(zhǔn)信息更新時(shí)刻的量測(cè)殘差，對(duì)量測(cè)殘差進(jìn)行變權(quán)量測(cè)預(yù)處理，得到變權(quán)量測(cè)殘差及變權(quán)量測(cè)噪聲方差陣；步驟3 :采用基于殘差X2檢驗(yàn)和新息方差比值檢驗(yàn)的聯(lián)合檢驗(yàn)法對(duì)步驟2所述變權(quán)量測(cè)殘差進(jìn)行實(shí)時(shí)檢驗(yàn)，并根據(jù)聯(lián)合檢驗(yàn)的判定準(zhǔn)則，判別出異常的基準(zhǔn)信息；步驟4:當(dāng)步驟3所述聯(lián)合檢驗(yàn)的判別結(jié)果為異常時(shí)，用新息方差實(shí)測(cè)值替代新息方差理論值的方法計(jì)算濾波增益矩陣，實(shí)現(xiàn)對(duì)異?；鶞?zhǔn)信息的自適應(yīng)補(bǔ)償；步驟5 :將變權(quán)量測(cè)殘差和濾波增益矩陣引入卡爾曼濾波算法中，對(duì)子慣導(dǎo)的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行濾波估計(jì)；步驟6 :判斷是否到傳遞對(duì)準(zhǔn)的結(jié)束時(shí)刻，若，則結(jié)束傳遞對(duì)準(zhǔn)，否則令num1 filter=num+1,令k = k_l,重復(fù)步驟2 步驟5,對(duì)基準(zhǔn)信息進(jìn)行優(yōu)化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn)中基準(zhǔn)信息的優(yōu)化處理方法，其特征在于所述步驟2中變權(quán)量測(cè)預(yù)處理，計(jì)算過程包括①存儲(chǔ)第num個(gè)濾波周期內(nèi)的M次量測(cè)值，分別計(jì)算M次量測(cè)值對(duì)應(yīng)的量測(cè)殘差MMMM(I)式中，M表示在一個(gè)濾波周期即k-Ι時(shí)刻到k時(shí)刻內(nèi)基準(zhǔn)信息的更新次數(shù)，M為正整數(shù)， r(A-1 + ·^·)表不一個(gè)濾波周期內(nèi)的第i次量測(cè)殘差，i為正整數(shù)，I i ^ M,Z(k — l + —)表示一個(gè)濾波周期內(nèi)的第i次量測(cè)值，+ 為第& -1 + +時(shí)刻的量測(cè)矩陣，+ + 為從k-Ι時(shí)刻到(-I ++時(shí)刻的狀態(tài)一步轉(zhuǎn)移矩陣，Au)表示子慣導(dǎo)的系統(tǒng)狀態(tài)X(k-l)的濾波估計(jì)值，所述子慣導(dǎo)的系統(tǒng)狀態(tài)X(k-l)為子慣導(dǎo)系統(tǒng)的13維狀態(tài)向量X(k-/) = /SVe,SVn,(pe,(pn,(puy xy ρεχ,ε”εζ,μχ,μ”μζ}τ所述的一個(gè)濾波周期內(nèi)的第i次量測(cè)值-1 + ^)為子慣導(dǎo)系統(tǒng)的5維量測(cè)向量
3.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn)中基準(zhǔn)信息的優(yōu)化處理方法，其特征在于所述步驟3中異?；鶞?zhǔn)信息的聯(lián)合檢驗(yàn)包括①計(jì)算殘差X2檢驗(yàn)函數(shù)值
專利摘要
一種慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn)中基準(zhǔn)信息的優(yōu)化處理方法，由變權(quán)量測(cè)預(yù)處理模塊，異常基準(zhǔn)信息檢驗(yàn)?zāi)K，異?；鶞?zhǔn)信息補(bǔ)償模塊和卡爾曼濾波模塊組成，步驟包括采用變權(quán)量測(cè)預(yù)處理方法對(duì)基準(zhǔn)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化處理；采用基于殘差x2檢驗(yàn)和新息方差檢驗(yàn)的聯(lián)合檢驗(yàn)法對(duì)基準(zhǔn)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)檢驗(yàn)；采用新息方差實(shí)測(cè)值替代新息方差理論值的方法對(duì)異?；鶞?zhǔn)信息進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償；應(yīng)用卡爾曼濾波算法對(duì)子慣導(dǎo)的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行濾波估計(jì)。本發(fā)明的方法能夠在不增加系統(tǒng)硬件成本的前提下，充分提高對(duì)基準(zhǔn)信息的利用率，同時(shí)提高基準(zhǔn)信息的精度和可靠性，極大地縮短了傳遞對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間，有效地提高了傳遞對(duì)準(zhǔn)的精度。
文檔編號(hào)F41G3/00GKCN102607330SQ201210081559
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月23日
發(fā)明者曹敏, 王海鵬, 程向紅 申請(qǐng)人:東南大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan