一种飞机机载gps与惯性导航系统组合定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种飞机机载GPS与惯性导航系统组合定位方法。
【背景技术】
[0002]目前的机载导航系统主要有GPS导航系统、惯性导航系统。GPS导航系统是飞机无线电导航系统的核心系统，为飞机整个航电系统提供位置、速度和时间信息；惯导系统为飞机提供当前时刻的三轴加速度和三轴角速度信息。
[0003]目前我国的民用飞机研制还处于起步阶段，机载GPS和机载惯性导航组合定位的研制尚属空白，组合定位的相关设计主要采用硬切换，未能有效将GPS与INS技术结合起来。
【发明内容】
[0004]本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种飞机机载GPS与惯性导航系统组合定位方法。
[0005]本发明为实现上述目的，采用如下技术方案:一种飞机机载GPS与惯性导航系统组合定位方法，包括如下构建步骤:
[0006]a、构建惯导角速度误差模型，通过GPS修正惯导角速度误差；即构建陀螺仪输出角速度误差模型，通过静态或水平直线运动修正惯导角速度零点漂移误差，通过卡尔曼滤波器线性拟合修正惯导角速度线性误差，最终实现对惯导角速度的误差修正；
[0007]b、构建惯导加速度误差模型，通过GPS修正惯导加速度误差；即加速度计输出加速度误差模型，通过静态或水平直线运动修正惯导加速度姿态和零点漂移误差，通过卡尔曼滤波器线性拟合修正惯导加速度线性误差，最终实现对惯导加速度的误差修正；
[0008]C、构建惯性导航与GPS组合定位模型；即通过GPS输出信号强度、水平精度因子、信号完好性参数，并指定GPS与惯导组合定位权重设计策略，最终实现GPS与惯导的组合定位。
[0009]本发明的有益效果:
[0010]1、建立陀螺仪输出角速度误差模型，并通过GPS动态修正INS陀螺仪三轴角速度。
[0011]2、建立加速度计输出加速度误差模型，并通过GPS动态修正INS加速度计三轴加速度。
[0012]3、GPS与惯导定位权重设计。
[0013]4、GPS与INS采用KALMAN滤波器实现数据融合，提高定位精度和可靠性。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的GPS与惯性导航组合定位功能原理图。
[0015]图2为本发明的GPS建模修正INS角速度误差原理图。
[0016]图3为本发明的GPS建模修正INS加速度误差原理图。
[0017]图4为本发明的GPS与惯性导航组合定位流程原理图。
【具体实施方式】
[0018]图1中，为本发明的GPS与惯性导航组合定位功能原理图。图中所示，PVT表示GPS接收机输出的位置、速度和时间信息；惯性导航(简称惯导或INS)输出ωχωγωΖ表示惯导系统陀螺仪输出三轴角速度，惯导输出axayaz表示惯导系统加速度即输出三轴加速度，数据融合主要包括GPS与惯导权重设计，以及KALMAN数据融合。
[0019]图2至图4所示，涉及本发明的一种飞机机载GPS与惯性导航系统组合定位方法，其包括如下构建步骤:
[0020]a、构建惯导角速度误差模型，通过GPS修正惯导角速度误差；即构建陀螺仪输出角速度误差模型，通过静态或水平直线运动修正惯导角速度零点漂移误差，通过卡尔曼滤波器线性拟合修正惯导角速度线性误差，最终实现对惯导角速度的误差修正；
[0021]b、构建惯导加速度误差模型，通过GPS修正惯导加速度误差；即构建加速度计输出加速度误差模型，通过静态或水平直线运动修正惯导加速度姿态和零点漂移误差，通过卡尔曼滤波器线性拟合修正惯导加速度线性误差，最终实现对惯导加速度的误差修正；
[0022]C、构建惯性导航与GPS组合定位模型；即通过GPS输出信号强度、水平精度因子、信号完好性参数，并指定GPS与惯导组合定位权重设计策略，最终实现GPS与惯导的组合定位。在组合定位过程中，采用Kalman实现两种定位轨迹的数据融合，保证定位的可靠性和精度。
[0023]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种飞机机载GPS与惯性导航系统组合定位方法，其特征在于，包括如下构建步骤: a、构建惯导角速度误差模型，通过GPS修正惯导角速度误差；即构建陀螺仪输出角速度误差模型，通过静态或水平直线运动修正惯导角速度零点漂移误差，通过卡尔曼滤波器线性拟合修正惯导角速度线性误差，最终实现对惯导角速度的误差修正； b、构建惯导加速度误差模型，通过GPS修正惯导加速度误差；即构建加速度计输出加速度误差模型，通过静态或水平直线运动修正惯导加速度姿态和零点漂移误差，通过卡尔曼滤波器线性拟合修正惯导加速度线性误差，最终实现对惯导加速度的误差修正； c、构建惯性导航与GPS组合定位模型；即通过GPS输出信号强度、水平精度因子、信号完好性参数，并指定GPS与惯导组合定位权重设计策略，最终实现GPS与惯导的组合定位。
【专利摘要】本发明公布了一种飞机机载GPS与惯性导航系统组合定位方法，包括如下构建步骤：首先，构建惯导角速度误差模型，通过GPS修正惯导角速度误差；即构建陀螺仪输出角速度误差模型，通过静态或水平直线运动修正惯导角速度零点漂移误差，通过卡尔曼滤波器线性拟合修正惯导角速度线性误差，最终实现对惯导角速度的误差修正；其次，构建加速度计输出加速度误差模型，通过修正惯导加速度零点漂移误差，通过卡尔曼滤波器拟合修正惯导加速度线性误差，以实现对惯导加速度的误差修正。本发明通过建立陀螺仪输出角速度误差模型、加速度计输出加速度误差模型，并通过GPS动态修正INS三轴角速和三轴加速，能有效将GPS与INS技术结合起来。
【IPC分类】G01S19-47
【公开号】CN104570033
【申请号】CN201510003803
【发明人】冯众保, 候静, 姚宪国
【申请人】中电科航空电子有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月6日