专利名称：匀速直航下基于多普勒计程仪地理系测速误差估计的组合对准方法
技术领域：
本发明涉及的是一种组合导航初始对准的方法。
背景技术：
初始对准技术是惯性导航系统的关键技术之一，对准精度直接影响导航系统的性能。高精度初始对准是导航领域，特别是船舶导航领域的难题。提高对准精度的最简单方法是提高器件的精度，然而通过增大硬件投入来提高精度，难以在短期内取得显著成效。因此，如何通过系统优化的方式提高对准精度成为重点的研究方向。现今以误差估计并补偿的方式提高对准精度成为研究的热门。
航行中DVL (多普勒计程仪)辅助的船用捷联惯导初始对准，可以采用卡尔曼滤波的组合对准方式，对系统的误差进行估计并补偿。卡尔曼滤波器的估计精度与系统的可观测度有关，合理的选择状态变量，可以提高系统的可观测度，进而提高估计的精度，使对准的精度提高。文章“新的两位置组合对准方法研究”解决的是静基座组合对准的问题，不能用来解决航行中的对准问题。本发明采用DVL侧量误差在地理系上的投影作为状态变量的方式进行组合，可以有效解决匀速直航情况下的对准问题，而且相对于单纯的将DVL测速误差扩展为状态变量而言，可以提高DVL测速误差的可观测度，并可以有效地将DVL测速误差估计出，解决DVL测速误差对对准精度的影响。发明内容
本发明的目的在于提供一种对准精度高的匀速直航下基于DVL地理系测速误差估计的组合对准方法。
本发明的目的是这样实现的:
( I)船舶处于匀速直航状态；
(2)启动多普勒计程仪；
(3)启动惯导系统，使其完成粗对准，获得初始时刻的捷联矩阵(I和相应的四元数Q;
(4)利用捷联矩阵(了将多普勒计程仪测得的速度转化到地理系上:
Vm = ChPllrli
(5)以惯导解算速度Ve和多普勒计程仪测量速度在地理系上的投影的差值作为量测信息，利用卡尔曼滤波的方法对组合对准系统的各误差量进行估计；
(6)惯导系统利用四元数更新计算本时刻的捷联矩阵C；";
(7)重复步骤(4)- (6)进入下一个时间循环，系统计算周期为T，经过20min后，组合对准系统的各误差量被准确估计出，将其补偿到对准系统中，对准结束。
所述卡尔曼滤波的状态方程和观测方程建立形式如下:
选取状态向量为:
权利要求
1.一种匀速直航下基于多普勒计程仪地理系测速误差估计的组合对准方法，其特征是包括如下步骤: (1)船舶处于匀速直航状态； (2)启动多普勒计程仪； (3)启动惯导系统，使其完成粗对准，获得初始时刻的捷联矩阵 :和相应的四元数Q； (4)利用捷联矩阵Γ；:将多普勒计程仪测得的速度匕t,转化到地理系上:
2.根据权利要求1所述的匀速直航下基于多普勒计程仪地理系测速误差估计的组合对准方法，其特征是所述卡尔曼滤波的状态方程和观测方程建立形式如下: 选取状态向量为:
全文摘要
本发明提供的是一种匀速直航下基于多普勒计程仪地理系测速误差估计的组合对准方法。将多普勒计程仪测速误差在地理系上的投影扩展为状态变量，在此基础上建立多普勒计程仪/捷联惯性导航组合对准系统。相对于单纯的将多普勒计程仪测速误差扩展为状态变量，本发明的方法可以提高多普勒计程仪测速误差的可观测测度，有效的将测速误差估计出，解决多普勒计程仪测速误差对对准精度的影响。
文档编号G01C25/00GK103148868SQ20131005699
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月22日 优先权日2013年2月22日
发明者高伟, 卢宝峰, 奔粤阳, 李倩, 张义, 鲍桂清, 徐文佳, 周广涛, 谢松霖, 郭宇 申请人:哈尔滨工程大学