一种基于偏振信息的组合导航系统递推优化初始对准方法 .pdfVIP

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN103217699A

(43)申请公布日2013.07.24

(21)申请号CN201310069529.4

(22)申请日2013.03.06

(71)申请人郭雷

地址100191北京市海淀区学院路37号北京航空航天大学工程训练中心东213

(72)发明人郭雷杜涛曹松银杨健周大鹏张霄罗建军

(74)专利代理机构

代理人

(51)Int.CI

G01S19/49

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

一种基于偏振信息的组合导航系统

递推优化初始对准方法

(57)摘要

本发明涉及一种基于偏振信息的组

合导航系统递推优化初始对准方法，其特

征是借助GPS校准SINS系统输出的位

置、速度，偏振传感器提供的偏振角信息

对SINS系统输出的方位角校正。并采用递

推鲁棒滤波器抑制惯性器件中建模误差、

滤除部分器件噪声等干扰。该对准方法优

点在于同等条件下，与无偏振角信息的

SINS/GPS组合导航系统相比，缩短对准时

间。本发明具备对准快、抗干扰能力强等

优点。可用于飞机、轮船、车辆用组合导

航的初始对准过程。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种基于偏振信息的组合导航系统递推优化初始对准方法,其特征包括以下步骤:

(1)建立以姿态失准角、速度误差、位置误差为状态的状态方程;

(2)基于偏振角信息建立以方位失准角为量测量的量测方程;

(3)建立以速度、位置为量测量的量测方程;

(4)对以上状态方程、传感器漂移方程和量测方程离散化;

(5)基于状态方程与量测方程设计递推H

∞

滤波器。

2.根据权利要求1所述的基于偏振信息的组合导航系统的递推优化初始对准方法,其

特征在于:所述步骤(2)中以偏振信息建立的量测方程如下:

Z

polar

(k)=H

polar

(k)X(k)+V

polar

(k)

其中,Z

polar

(k)为时刻偏振角的量测值,k为时间,X(k)为系统状态,H

polar

(k)为基于偏振角信息量测阵,V

polar

(k)为偏振量测噪声。

3.根据权利要求1所述的基于偏振信息的组合导航系统的递推优化初始对准方法,其

特征在于:所述步骤(5)中的基于状态方程与量测方程设计递推H

∞

滤波器如下:

根据权利要求1所述的步骤(1)--(5)得到离散化的系统状态方程和量测方程为:

X(k+1)=F(k)X(k)+B(k)ω(k)

Z(k)=H(k)X(k)+D(k)ω(k)

其中X(k)=[φ

E

φ

N

φ

U

δV

E

δV

N

δV

U

δLδλδH]

T

,φ

E

、φ

N

和φ

U

为数学平台失准角;δV

E

、δV

N

和δV

U

分别为东向、北向和天向速度误差;δL、δλ和δH分别为纬度误差、经度误差和高

度误差;ω(k)为范数有界噪声;F(k)∈R

6×6

,,为离散化后的系统转移矩阵,R为实数集,B(k)∈R

6×1

为已知的离散化后的系统噪声增益矩阵;

Z(k)=[Z

V

(k)

T

Z

P

(k)

T

Z

ploar

(k)

T

]

T

∈R

7×6

为系统量测量;其中Z

V

∈R

3×1

为速度观测量,即惯性导航系统给出的东、北、天三个方向速度与GPS接收机给出

的相应速度的差值;Z

P

∈R

3×1

为位置观测量,即惯性导航系统给出的东、北、天三个方向速度与GPS接收机给出

的相应速度的差值;Z

ploar

(k)为权利要求2中所述的基于偏振角信息的量测量;H(k)∈R

7×6

为测量矩阵,D(k)∈R

6×1

为测量噪声增益矩阵