专利名称：一种用于机载惯性/多普勒雷达组合导航系统的信息融合方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机载惯性/多普勒雷达组合导航系统的信息融合方法，它详细提出了适合本系统的实时导航方法，这种方法应用于机载组合导航中，可以有效提高系统精度，属于航空、航天导航技术领域。
背景技术：
目前，导航系统已经成为舰船、飞机、导弹、宇宙飞行器、汽车等航行体上必不可少的重要设备。导航所需要的最基本的导航参数就是载体的即时位置、速度和姿态。随着现代战争触及的领域宽度、深度和高度的急剧扩大，导航技术在现代战争中起着越来越重要的地位。为满足高精度导航的要求，必须采用组合导航技术。众所周知，惯导是一种完全自主的导航方式，它具有不依赖外界信息，隐蔽性强，机动灵活等优点，但是存在误差随时间迅速积累的问题，导航精度随时间而发散，在精度要求较高的情况下，惯导系统不能单独长时间工作，必须不断以其他信息加以修正；GPS导航精度高、误差无积累，但其容易受干扰和屏蔽、依赖性太强，不适合战争实用；多普勒技术有效的结合了二者的优点，多普勒技术具有完全自主、隐蔽性的优势，且长时间测量精度高。对多普勒和惯性导航系统进行组合， 利用多普勒测速装置输出的高精度的速度测量值对惯导系统进行实时修正，既能实现载体完全自主导航，又能保证长时间高精度导航，增强武器装备的实用性，这也是目前西方发达国家的主流导航方案。采用惯性导航作为基本导航方式，并在机体上引入多普勒雷达信息辅助惯导，可以充分利用惯导与多普勒雷达的互补特性，发挥各自的优点，弥补各自的不足，具体体现在I、将惯导和多普勒雷达组合使用，通过外速度信息的引入，利用滤波技术进行定位误差等参数的最优估计，可用来补偿捷联惯导系统随时间快速发散的高度通道以及随积分计算不断积累的速度、位置误差等，并提高导航系统的定位精度和可靠性；2、在多普勒雷达信息不理想或发生故障情况下，惯导可以暂时独立的提供导航信息，并用惯导数据完成自我修正。因而，组合导航系统的误差要比纯惯导系统导航误差都3、在满足同样的精度要求的情况下，加入多普勒雷达导航信息可以降低对惯导系统的精度要求，大大降低系统成本，并且能够实现在高动态环境下实时的、高精度的导航定位和姿态计算。现有的技术方案在现有技术中，组合导航的方法在目前的工程实践中应用较多。由于存在误差随时间积累的问题，导航精度随时间而发散，在精度要求较高的情况下，惯导系统不能单独长时间工作，必须不断用其他信息加以修正。多普勒雷达长时间测量精度高，误差不随时间积累，能够为惯导系统提供相对准确的速度信息。因此，利用多普勒信息对导航参数进行修正，可以提高现有系统的导航精度。惯性/多普勒雷达组合导航系统的信息融合是利用惯导解算出的速度误差、位置误差、姿态误差角、陀螺零偏、加速度计零偏等作为状态量建立状态方程；利用惯导与多普勒雷达在解算出的在导航坐标系下的速度各分量的差值作为量测量建立量测方程。由于速度和位置等信息不是直接从测量元件得到，不能在量测方程中直接反映出姿态误差角、位置等关系，故必须将姿态误差角等误差量都列为状态量，它们之间的关系在状态方程中描述。该技术误差模型不完善，运算速度较快，因而易于实现。现有技术方案存在的问题现有的惯性/多普勒组合导航在机载应用中有着如下不足之处I.没考虑多普勒雷达自身存在的误差；2.和动态环境、系统精度相关，需针对不同的应用背景专门设计；本发明采用机载惯性/多普勒雷达组合导航系统对信息融合方法的研究，即以惯导系统作为主要传感元件，多普勒雷达信息辅助惯导，研究惯导系统及多普勒雷达误差传播机理，建立完善的误差模型，采用卡尔曼滤波方法进行信息融合，通过状态估计，得到关于导航参数的最优或次优估计。本发明可以适用于机载惯性/多普勒雷达组合导航系统。
发明内容
本发明一种用于机载惯性/多普勒雷达组合导航系统的信息融合方法，它是对惯导与多普勒雷达进行组合导航，Kalman滤波器可以根据参考信息，对惯导系统和多普勒雷达系统的误差进行相互修正。这种组合导航方法分以下步骤来完成设η为导航坐标系，b为载体坐标系。本发明一种用于机载惯性/多普勒雷达组合导航系统的信息融合方法，该方法具体布骤如下步骤一建立惯性器件、多普勒雷达的误差模型； a.加速度计误差方程
权利要求
1. 一种用于机载惯性/多普勒雷达组合导航系统的信息融合方法，其特征在于 该方法具体布骤如下步骤一建立惯性器件、多普勒雷达的误差模型； a.加速度计误差方程fhVx测量值 fh 测量值 fh_人测量值(I)
全文摘要
一种用于机载惯性/多普勒雷达组合导航系统的信息融合方法，它有六大布骤步骤一建立惯性器件、多普勒雷达的误差模型；步骤二基于惯性/多普勒组合导航在机载固定翼飞机上的应用，确定状态变量；步骤三建立惯性/多普勒雷达组合导航状态方程；步骤四建立惯性/多普勒雷达组合导航量测方程；步骤五将卡尔曼滤波连续系统离散化；步骤六进行Kalman滤波数据融合解算，通过状态估计，得到关于导航参数的次优估计，采用闭环反馈方式对惯导和多普勒雷达同时修正。本发明充分利用多普勒信息与惯导信息，提出了用于机载惯性/多普勒雷达组合导航的数据融合方案，有效解决了由于误差模型不完善引起的导航误差问题，提高了系统的精度。
文档编号G01S13/86GK102608596SQ20121005004
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者宋来亮, 张春熹, 晁代宏, 王振飞, 王涛 申请人:北京航空航天大学