发明名称 区域无线定位及微捷联惯导组合系统的定位方法
摘要 本发明所设计的一种区域无线定位及微捷联惯导组合系统及其定位方法,它包括组合导航计算机、微捷联惯导系统、无线定位系统和轨迹发生器,其中,微捷联惯导系统、无线定位系统和轨迹发生器的通信端分别与组合导航计算机的通信端连接。本发明中采用的微捷联惯导和无线定位组合系统,能发挥各自系统的优势,弥补另一个系统的缺陷,提高了整体系统的区域定位精度和抗干扰能力。
申请公布号 CN103776442B 申请公布日期 2016.06.29
申请号 CN201410022394.0 申请日期 2014.01.17
申请人 中国人民解放军海军工程大学 发明人 傅军;朱涛;张亚宁
分类号 G01C21/00(2006.01)I 主分类号 G01C21/00(2006.01)I
代理机构 武汉开元知识产权代理有限公司 42104 代理人 潘杰;李满
主权项 一种利用区域无线定位及微捷联惯导组合系统的定位方法,所述区域无线定位及微捷联惯导组合系统包括组合导航计算机(1)、微捷联惯导系统(2)、无线定位系统(3)和轨迹发生器(4),其中,微捷联惯导系统(2)、无线定位系统(3)和轨迹发生器(4)的通信端分别与组合导航计算机(1)的通信端连接;其特征在于,区域无线定位及微捷联惯导组合系统的定位方法,它包括如下步骤:步骤1:在组合导航计算机(1)内设定运动载体的初始位置信息和初始速度信息;步骤2:通过轨迹发生器(4)设定运动载体的标称轨迹数据,并在组合导航计算机(1)中根据上述设定的运动载体的标称轨迹数据获得运动载体在各个时刻的标称加速度信息;然后在组合导航计算机(1)根据上述运动载体的初始位置信息和初始速度信息以及运动载体在各个时刻的标称加速度信息,通过积分计算得到运动载体各个时刻的标称速度信息和标称位置信息;步骤3:在组合导航计算机(1)中根据步骤2中获得的运动载体各个时刻的标称速度信息和各个时刻的标称位置信息采用现有的常规逆推方式获得微捷联惯导系统(2)的陀螺仪各个时刻标称输出数据和加速度计各个时刻的标称输出数据;同时在组合导航计算机(1)中根据步骤2中获得的运动载体各个时刻的标称速度信息和各个时刻的标称位置信息采用现有的常规逆推方式获得无线定位系统(3)输出的各个时刻的标称测距数据;步骤4:在运动载体沿标称轨迹运动的过程中,微捷联惯导系统(2)将陀螺仪各个时刻的实际输出数据和加速度计各个时刻的实际输出数据发送给组合导航计算机(1),无线定位系统(3)输出的各个时刻的实际测距数据发送给组合导航计算机(1);在组合导航计算机(1)内得到陀螺仪实际输出数据的平均值和加速度计的实际输出数据的平均值,以及无线定位系统(3)输出的实际测距数据的平均值;在组合导航计算机(1)内将陀螺仪各个时刻的实际输出数据减去陀螺仪实际输出数据的平均值得到陀螺仪各个时刻输出数据的误差值,将加速度计各个时刻的实际输出数据减去加速度计的实际输出数据的平均值得到加速度计各个时刻输出数据的误差值,将无线定位系统(3)输出的各个时刻的实际测距数据减去无线定位系统(3)输出的实际测距数据的平均值得到无线定位系统(3)各个时刻输出的测距数据的误差值;步骤5:在组合导航计算机(1)内将步骤3中得到的陀螺仪各个时刻标称输出数据加上步骤4中得到的陀螺仪各个时刻输出数据的误差值得到具有真实误差特性的陀螺仪各个时刻输出数据;将步骤3中得到的加速度计各个时刻的标称输出数据加上步骤4中得到的加速度计各个时刻输出数据的误差值得到具有真实误差特性的加速度计各个时刻输出数据;将步骤3中得到的无线定位系统(3)输出的各个时刻的标称测距数据加上步骤4中得到的无线定位系统(3)各个时刻输出的测距数据的误差值得到具有真实误差特性的无线定位系统(3)各个时刻输出的测距数据;步骤6:在组合导航计算机(1)内将步骤5中得到的具有真实误差特性的无线定位系统(3)各个时刻输出的测距数据通过现有的常规到达时间差算法计算得到运动载体在无线定位系统(3)下的三维位置信息,然后通过对上述运动载体在无线定位系统(3)下的三维位置信息进行微分计算得到运动载体在无线定位系统(3)下的三维速度信息;步骤7:在步骤6进行的同时,在组合导航计算机(1)内将步骤5中得到的具有真实误差特性的陀螺仪各个时刻输出数据通过现有的四元数法完成姿态解算得到运动载体姿态变换矩阵和运动载体三个姿态角:俯仰角、横滚角、航偏角;然后利用上述运动载体姿态变换矩阵将步骤5中得到的具有真实误差特性的加速度计各个时刻输出数据进行坐标变换得到导航系下的运动载体加速度信息,通过对导航系下的运动载体加速度信息进行积分得到运动载体在微捷联惯导系统(2)下的三维速度信息,然后通过对上述运动载体在微捷联惯导系统(2)下的三维速度信息进行积分得到运动载体在微捷联惯导系统(2)下的三维位置信息;步骤8:在组合导航计算机(1)内将运动载体在无线定位系统(3)下的三维速度信息与运动载体在微捷联惯导系统(2)下的三维速度信息之差,以及运动载体在无线定位系统(3)下的三维位置信息与运动载体在微捷联惯导系统(2)下的三维位置信息之差作为观测量,构建卡尔曼滤波方程的量测方程;将微捷联惯导系统(2)自带的各个时刻三维姿态误差值、各个时刻三维速度误差值、各个时刻三维位置误差值、各个时刻陀螺的常值漂移值、各个时刻陀螺的一阶马尔科夫误差值、各个时刻加速度计的一阶马尔科夫误差值作为状态量,构建卡尔曼滤波方程的状态方程,将上述量测方程和状态方程组合构成卡尔曼滤波方程,通过卡尔曼滤波方程计算出微捷联惯导系统(2)的实际速度误差和实际位置误差,并对微捷联惯导系统(2)输出的运动载体速度信息和运动载体位置信息进行补偿,将补偿之后的运动载体速度信息和运动载体位置信息由组合导航计算机(1)输出,该输出作为组合系统的定位结果。
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